一種具備交叉換位功能的機械控制裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及沖壓控制裝置，尤其涉及的是一種具備交叉換位功能的機械控制裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]非連續(xù)沖壓生產(chǎn)主要以人工上下料和操作機床為主，存在自動化程度低、安全事故多、工作環(huán)境噪音大、質(zhì)量穩(wěn)定性欠佳等問題。受勞動力成本的不斷攀升影響，客觀上也需要取代人工的自動化先進裝備。當(dāng)前國內(nèi)人力成本不斷攀升，年輕的勞動者一般不愿意從事這類工作，勞動密集型沖壓生產(chǎn)正面臨越來越嚴(yán)重的用工荒。采用機器人取代人，對傳統(tǒng)沖壓生產(chǎn)工藝進行改進，是解決用工難和提升傳統(tǒng)沖壓行業(yè)技術(shù)水平的一種重要途徑。具有通用性好的六自由度機器人，因價格高、體積較大、運動能力富余、末端執(zhí)行器需要二次開發(fā)等原因，難以應(yīng)用于沖壓生產(chǎn)的物料搬運。相反，針對沖壓產(chǎn)品工藝特點設(shè)計的，具有四自由度或五自由度的簡易機械手，因成本低、直接使用等優(yōu)點而受到青睞。
[0003]現(xiàn)有的整體式?jīng)_壓移動自動生產(chǎn)線，存在變更生產(chǎn)線困難，設(shè)備成本高等問題，難以滿足多品種，小批量沖壓生產(chǎn)的需要。多自由度沖壓搬運機器人可取代人，完成上下料工作。研發(fā)與產(chǎn)品沖壓工藝相適應(yīng)的多自由度機器人以及由此配合沖床等設(shè)備構(gòu)建的沖壓自動生產(chǎn)線，可最大限度地提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提升產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、改善沖壓生產(chǎn)環(huán)境，改進沖壓生產(chǎn)工藝，提升沖壓生產(chǎn)水平具有重要意義。
[0004]采用機器人輔助的全自動生產(chǎn)流水線已被廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)中，如汽車車架焊接，在這些系統(tǒng)中，常采用分布式控制模式，各個對象具有自己獨立的控制器，能完成各自規(guī)定的動作。對象之間通過某種通信方式組成網(wǎng)絡(luò)，由上位機和各對象之間進行信息傳遞，實現(xiàn)多機械手、工裝設(shè)備之間的協(xié)作。這種模式在實時性要求高、動態(tài)多變環(huán)境的系統(tǒng)中具有優(yōu)勢，系統(tǒng)組建快速簡單，但成本相對較高，協(xié)作難度大。
[0005]但工器具在沖壓過程中，目前亟待開發(fā)一種具備交叉換位功能的機械控制裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種具備交叉換位功能的機械控制裝置及其控制方法，整體運行節(jié)拍可達到8秒/次。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種具備交叉換位功能的機械控制裝置，包括控制器、多臺沖床和多臺機械手，所述沖床的輸入輸出信號控制端與所述控制器的I/O接口電連接，所述機械手的輸入輸出信號控制端通過M/II總線與所述控制器電性連接，多臺沖床設(shè)為一排，多臺機械手設(shè)為一排，相向而設(shè)，且機械手設(shè)于兩沖床間的對面，用于將物理位置的上一沖床取走，并放入下一沖床上；
所述機械手包括支架、下板、上板、真空栗、底部旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、機身上下移動機構(gòu)、大臂水平移動機構(gòu)、小臂轉(zhuǎn)動機構(gòu)和手抓機構(gòu)，所述下板設(shè)于所述支架的下方，所述上板設(shè)于下板上，所述底部旋轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)于所述上板并與所述上板配合連接固定，所述機身上下移動機構(gòu)設(shè)于所述底部旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上方并與底部旋轉(zhuǎn)機構(gòu)配合連接固定，所述大臂水平移動機構(gòu)與所述機身上下移動機構(gòu)的側(cè)面配合固定連接，所述小臂轉(zhuǎn)動機構(gòu)與所述大臂水平移動機構(gòu)配合固定連接，所述手抓機構(gòu)設(shè)于所述小臂轉(zhuǎn)動機構(gòu)上，
所述底部旋轉(zhuǎn)機構(gòu)控制機身上下移動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)，以帶動大臂水平移動機構(gòu)和小臂轉(zhuǎn)動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)，所述機身上下移動機構(gòu)控制大臂水平移動機構(gòu)上下移動，以帶動手抓機構(gòu)相對上下移動，所示大臂水平移動機構(gòu)和小臂轉(zhuǎn)動機構(gòu)控制手抓機構(gòu)水平移動，所述手抓機構(gòu)用于抓取物件。
[0008]作為上述方案的進一步優(yōu)化，所述底部旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括底座旋轉(zhuǎn)伺服電機、底座減速機、底座電機架、感應(yīng)環(huán)、底座聯(lián)軸器、定位套、密封套、第一毛氈油圈、密封套、第一底座軸承、固定架、第二底座軸承、第三底座軸承、緩沖套、第一毛氈油圈和底座軸。
[0009]作為上述方案的進一步優(yōu)化，所述機身上下移動機構(gòu)包括機身伺服電機、機身電、機板、機身連接板、機身聯(lián)軸器、機身絲杠固定側(cè)支撐座、機身絲杠、機身上板、機身導(dǎo)軌板、機身絲杠螺母、機身螺母板、機身支撐條、機身緩沖套、機身導(dǎo)軌、機身絲杠支持側(cè)支撐座、機身側(cè)板、機身下板和機身止轉(zhuǎn)板。
[0010]作為上述方案的進一步優(yōu)化，所述大臂水平移動機構(gòu)包括大臂安裝板、大臂連接板、大臂電機板、大臂主動輪、大臂同步帶、大臂從動輪、大臂伺服電機、大臂絲杠固定側(cè)支撐座、大臂緩沖墊、大臂轉(zhuǎn)動絲杠、大臂絲杠螺母、大臂螺母板、大臂底板、大臂絲杠支持側(cè)支撐座、大臂滑塊架和大臂加強板。
[0011]作為上述方案的進一步優(yōu)化，所述小臂轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括:小臂底板、小臂連接架、小臂電機板、小臂感應(yīng)套、第一小臂同步輪、小臂減速機、小臂伺服電機、小臂同步帶、小臂導(dǎo)軌、小臂滑塊板和第二小臂同步輪。
[0012]作為上述方案的進一步優(yōu)化，所述手抓機構(gòu)包括手抓風(fēng)琴吸盤、手抓吸盤座、手抓支臂、手爪軸、手爪軸承座、手抓定位套、手爪支臂板、手爪軸承和手爪軸用卡環(huán)。
[0013]作為上述方案的進一步優(yōu)化，所述控制器為MP2300控制器，內(nèi)置基本伺服模塊、擴展伺服模塊、I/o接口電路和以太網(wǎng)接口電路。
[0014]作為上述方案的進一步優(yōu)化，還包括顯示模塊、交換機和PC機，所述顯示模塊和PC機通過所述交換機與所述控制器電連接。
[0015]一種具備交叉換位功能的機械控制裝置的控制方法，包括如下步驟:
51、初始化檢查，對控制裝置進行系統(tǒng)初始化和狀態(tài)檢查，查看是否存在異常，存在異常，進入報警程序，不存在異常，進入步驟S2 ;
52、選擇工作模式，選擇手動控制模式或自動控制模式，完成零點復(fù)歸；
53、選擇手動控制模式，選擇點動操作、定長運動操作或單軸手動回零點操作；
54、選擇自動控制模式，控制裝置自動判斷是否零點復(fù)歸，若沒有完成，則執(zhí)行零點復(fù)歸，若完成，系統(tǒng)選擇單機單步、單機單周期、單機連續(xù)或整線連續(xù)，并執(zhí)行對應(yīng)操作。
[0016]作為上述方案的進一步優(yōu)化，一種具備交叉換位功能的機械控制裝置的控制方法，包括如下步驟:
D1、初始化檢查，對控制裝置進行系統(tǒng)初始化和狀態(tài)檢查，檢查初位置、負壓、沖床、翻轉(zhuǎn)臺和機械手的初始狀態(tài)是否正常；
D2、判斷是否從第一工位開始，若從第一工位開始，進入步驟D3，若沒有，設(shè)置開始工位序號；
D3、啟動該工位，進入下一步；
D4、自動檢查當(dāng)前工位運行條件是否滿足運行需求，若不滿足，系統(tǒng)自動進入等待狀態(tài)并自檢，若滿足運行需求，進入下一步；
D5、執(zhí)行該工位操作，完成后，自動啟動下一工位；
D6、自動檢查判斷工件是否異常落下，若沒有，返回步驟D1，繼續(xù)進入下一周期操作；若存在工件異常落下，進入暫停步驟D7 ;
D7、暫停后，人工檢查工件是否正常？若不正常，產(chǎn)品廢棄，并設(shè)置產(chǎn)品廢棄狀態(tài)信息；若正常，人工將工件放入下一工位，并設(shè)置工件放入正常，結(jié)束暫停，返回步驟D1，進行下一周期操作。
[0017]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種具備交叉換位功能的機械控制裝置及其控制方法的有益效果體現(xiàn)在:
(1)本發(fā)明的一種具備交叉換位功能的機械控制裝置及其控制方法，基于一個控制器的多個機械手、沖床、翻轉(zhuǎn)臺的集中式控制。通過簡單的站號設(shè)置，控制器即可對不同的設(shè)備實施獨立的控制，基于M/II高速(lOMbps/s)總線的脈沖發(fā)送，可使機械手達到8秒/次左右的動作節(jié)拍，滿足產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性需求。
[0018](2)本發(fā)明的一種具備交叉換位功能的機械控制裝置及其控制方法，包括機械手，機械手可根據(jù)需要將物件從上一沖床上取走，并放入下一沖床上繼續(xù)沖壓，本發(fā)明提供的機械手可旋轉(zhuǎn)、左右移動，上下移動，滿足沖床生產(chǎn)線收取沖壓物件的需求，且機械手處理速度能控制在8秒/次左右的動作節(jié)拍。
[0019]( 3 )本發(fā)明的一種具備交叉換位功能的機械控制裝置及其控制方法，控制器內(nèi)置以太網(wǎng)接口電路，通過網(wǎng)絡(luò)通信方式，便于本發(fā)明的一種用于沖壓冰箱壓縮機支撐板融入更廣泛的柔性制造系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程操控。
【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一