一種基于數(shù)控彎絲機(jī)器人的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】一種基于數(shù)控彎絲機(jī)器人的控制系統(tǒng)
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及數(shù)控技術(shù)與電氣控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于數(shù)控彎絲機(jī)器人的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]目前我國在金屬線材的生產(chǎn)方式上還處于勞動(dòng)密集型階段，與現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造所倡導(dǎo)的“高效、高精度、高智能化”的理念相背離。隨著技術(shù)交流的日益擴(kuò)大，市場(chǎng)上雖然出現(xiàn)了專門用于金屬線材自動(dòng)化生產(chǎn)的數(shù)控制造裝備，但相關(guān)核心技術(shù)仍由國外少數(shù)知名企業(yè)所掌握。而且目前國內(nèi)金屬線材成型技術(shù)中存在著線材折彎品種單一、加工效率低、工件精度不高等缺陷問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于數(shù)控彎絲機(jī)器人的控制系統(tǒng)，控制精確、加工效率和加工精度高。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于數(shù)控彎絲機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其包括:機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊和硬件控制模塊，所述機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊包括送絲機(jī)構(gòu)、彎絲機(jī)構(gòu)、換模機(jī)構(gòu)、切斷機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)，所述送絲機(jī)構(gòu)、所述彎絲機(jī)構(gòu)、所述換模機(jī)構(gòu)、所述切斷機(jī)構(gòu)和所述轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)協(xié)作進(jìn)行線材輸送、彎曲成形和切斷工作，使得金屬線材多模位彎曲的一次成形，所述硬件控制模塊包括計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)和機(jī)床輸入、輸出部分，所述硬件控制模塊以運(yùn)動(dòng)控制卡為位置和速度控制核心，以交流伺服電機(jī)為運(yùn)動(dòng)執(zhí)行元件，以多個(gè)傳感器作為信號(hào)檢測(cè)與反饋裝置共同組成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。
[0006]作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述送絲機(jī)構(gòu)包括送絲主動(dòng)輪、送絲從動(dòng)輪、導(dǎo)絲塊、壓塊以及送絲氣壓缸。
[0007]作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，彎絲機(jī)構(gòu)包括彎絲電機(jī)、彎絲主動(dòng)輪、皮帶輪、彎絲從動(dòng)輪、彎絲頭、主軸和彎絲氣壓缸，彎絲固定于彎絲從動(dòng)輪，彎絲從動(dòng)輪套在主軸上，主軸與彎絲氣壓缸連接，彎絲主動(dòng)輪由彎絲電機(jī)帶動(dòng)，通過皮帶輪將動(dòng)力傳遞到彎絲從動(dòng)輪使彎絲頭繞著主軸旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)線材彎曲。
[0008]作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，換模機(jī)構(gòu)包括換模電機(jī)、換模主動(dòng)輪、換模從動(dòng)輪、主軸、模頭、模頭盤、換模氣壓缸、模位定位板、定位塊和定位槽，模頭安裝于模頭盤上，模頭盤與主軸相連接，換模從動(dòng)輪固定于主軸上，在換模從動(dòng)輪上設(shè)置四個(gè)等角度分布的定位塊，而在換模從動(dòng)輪的上方設(shè)置有與固定于前臂架的模位定位板，模位定位板對(duì)應(yīng)四方塊開設(shè)有四方槽，主軸與汽缸連接，通過汽缸推動(dòng)實(shí)現(xiàn)軸向的移動(dòng)。
[0009]作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，切斷機(jī)構(gòu)包括杠桿剪切裝置和偏心輪，通過首固件、副首固件和尾固件將長管固定，金屬線材在長管內(nèi)移動(dòng)，動(dòng)刀可繞中間支點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，偏心輪通過銅塊與動(dòng)刀相接觸，當(dāng)彎絲工序結(jié)束后，剪切電機(jī)帶動(dòng)偏心輪進(jìn)行偏心旋轉(zhuǎn)，通過銅塊將扭力傳給動(dòng)刀，動(dòng)刀繞著支點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在首固件接觸處形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將成形線材剪斷。
[0010]作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，彎絲機(jī)構(gòu)、換模機(jī)構(gòu)和剪斷機(jī)構(gòu)都安裝在前臂架上，前臂架固定于轉(zhuǎn)臂圓盤上，金屬線材不動(dòng)，第一轉(zhuǎn)臂電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂圓盤旋轉(zhuǎn)，通過前臂架讓彎絲機(jī)構(gòu)、換模機(jī)構(gòu)和剪斷機(jī)構(gòu)繞著金屬線材旋轉(zhuǎn)完成金屬線材三維成形的彎曲和剪切工序。
[0011]作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，在轉(zhuǎn)臂圓盤的相對(duì)側(cè)加配重塊，實(shí)現(xiàn)金屬線材在不同平面上的彎曲成形，通過送絲機(jī)構(gòu)、彎絲結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)進(jìn)行各類彈簧零件的彎曲成形。
[0012]作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，計(jì)算機(jī)通過通訊總線與運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行通信，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的上位機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，人機(jī)交互界面、系統(tǒng)參數(shù)配置、代碼處理、復(fù)雜模型運(yùn)算、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的監(jiān)控保護(hù)由所開發(fā)軟件來實(shí)現(xiàn)；運(yùn)動(dòng)控制通過編碼器反饋通道以及脈沖輸出通道與伺服驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備連接；伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)控制器構(gòu)成一個(gè)控制回路，驅(qū)動(dòng)器通過伺服電機(jī)上編碼器反饋的脈沖信息實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的精確控制，驅(qū)動(dòng)器又將編碼器檢測(cè)到的脈沖信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)器反饋通道反饋給運(yùn)動(dòng)控制器，由運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理，調(diào)整控制信號(hào)的輸出。
[0013]作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，彎絲機(jī)器人控制電路主要元器件包括:1臺(tái)工控機(jī)；1張運(yùn)動(dòng)控制卡；5個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器；5臺(tái)伺服電機(jī)；1塊端子板；2個(gè)380V轉(zhuǎn)220V的三相交流變壓器；2個(gè)380V轉(zhuǎn)220V的直流變壓器；3個(gè)分別執(zhí)行220V轉(zhuǎn)24V、12V和5V直流變壓器；1臺(tái)濾波器；4個(gè)回零限位傳感器；2個(gè)感應(yīng)開關(guān)；2個(gè)電磁閥；3個(gè)電磁繼電器；1個(gè)電氣滑環(huán)；1個(gè)送料編碼器和I個(gè)手輪控制器。
[0014]作為對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，硬件控制模塊的控制電路主要包括控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、輔助模塊以及電源供應(yīng)模塊；控制模塊中工控機(jī)與固高運(yùn)動(dòng)控制卡之間釆用PCI插槽的通訊方式進(jìn)行通信。
[0015]因此，本發(fā)明提供的基于數(shù)控彎絲機(jī)器人的控制系統(tǒng)控制精確、加工效率和加工精度高，并能適應(yīng)快速反應(yīng)的制造要求，本發(fā)明將快速柔性制造理念移植到五金線材行業(yè)的制造中，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造周期，對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備吸納現(xiàn)代制造的理念、提高制造系統(tǒng)快速響應(yīng)產(chǎn)品變化的能力，以及增加制造系統(tǒng)的柔性和提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量均具有十分重要的意義。
[0016]
【附圖說明】
[0017]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例的基于數(shù)控彎絲機(jī)器人的控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例中數(shù)控彎絲機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例中送絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明具體實(shí)施例中彎絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明具體實(shí)施例中換模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明具體實(shí)施例中切斷機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是本發(fā)明具體實(shí)施例中轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是本發(fā)明具體實(shí)施例中的硬件控制模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9為彎絲機(jī)器人控制電路主要元器件；
圖10是本發(fā)明具體實(shí)施例中運(yùn)動(dòng)控制卡與伺服驅(qū)動(dòng)器、直線編碼器間的連線結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11是是本發(fā)明具體實(shí)施例中的硬件控制模塊中的數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019]圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例的基于數(shù)控彎絲機(jī)器人的控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖，其包括:機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊和硬件控制模塊，所述機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊包括送絲機(jī)構(gòu)、彎絲機(jī)構(gòu)、換模機(jī)構(gòu)、切斷機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)，所述送絲機(jī)構(gòu)、彎絲機(jī)構(gòu)、換模機(jī)構(gòu)、切斷機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)協(xié)作進(jìn)行線材輸送、彎曲成形和切斷工作，使得金屬線材多模位彎曲的一次成形，所述硬件控制模塊包括計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)和機(jī)床輸入、輸出部分，所述硬件控制模塊以運(yùn)動(dòng)控制卡為位置和速度控制核心，以交流伺服電機(jī)為運(yùn)動(dòng)執(zhí)行元件，以多個(gè)傳感器作為信號(hào)檢測(cè)與反饋裝置共同組成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。
[0020]圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例中數(shù)控彎絲機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，其中送絲結(jié)構(gòu)主要包括送絲電機(jī)8和送絲裝置9，用于輸送線材；彎絲機(jī)構(gòu)由折彎電機(jī)、彎絲頭16、電滑環(huán)以及兩個(gè)傳動(dòng)齒輪構(gòu)成，用于線材的彎曲成形；換模機(jī)構(gòu)主要包括換模電機(jī)3、換模軸、模頭15、模位定位裝置、氣壓缸I和兩個(gè)傳動(dòng)齒輪，用于切換模位，以獲得多種成形半徑的線材零件；切斷機(jī)構(gòu)由剪切電機(jī)5、凸輪和杠桿剪切裝置12構(gòu)成，用于成形線材的剪斷；轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)主要包括第一轉(zhuǎn)臂電機(jī)7、第二轉(zhuǎn)臂電機(jī)6、轉(zhuǎn)臂圓盤10和轉(zhuǎn)臂架19，通過兩個(gè)電機(jī)的配合，可對(duì)折彎機(jī)構(gòu)、換模機(jī)構(gòu)和剪切機(jī)構(gòu)進(jìn)行空間旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)線材零件的三維成形。
[0021]本實(shí)施例中，送絲結(jié)構(gòu)在本機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的主要作用為金屬線材的精確輸送。圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例中送絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，送絲機(jī)構(gòu)主要包括包括送絲電機(jī)8和與送絲電機(jī)8連接的送絲裝置9，送絲裝置9包括送絲主動(dòng)輪302、與送絲主動(dòng)輪302平行設(shè)置的送絲從動(dòng)輪303、位于送絲主動(dòng)輪302和送絲從動(dòng)輪303之間的導(dǎo)絲塊304、位于送絲從動(dòng)輪303 —側(cè)的壓塊305以及與壓塊305連接的送絲氣壓缸306。
[0022]本發(fā)明具體實(shí)施例中，送絲主動(dòng)輪302和送絲從動(dòng)輪303直徑相