專利名稱：自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)涉及的是專為干粉壓機(jī)配套的外圍設(shè)備控制系統(tǒng)，適用于粉末冶金、磁性材料等相關(guān)行業(yè)。
背景技術(shù)：
目前干粉壓機(jī)普遍采用人工排坯的方式，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，難以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，而且越來越多的坯件在抓取力度控制方面有了嚴(yán)格要求，采用人工抓取時(shí)會(huì)出現(xiàn)配件掉邊、掉角，影響坯件質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)以上不足之處提供一種自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)，通過自動(dòng)排坯機(jī)的機(jī)械手來實(shí)現(xiàn)坯件的抓取和擺放，抓取力度穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)坯件掉邊、掉角現(xiàn)象，從而保證坯件的合格率；通過自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，提高生產(chǎn)率。
自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)由機(jī)器人控制系統(tǒng)和自動(dòng)傳送系統(tǒng)組成。
機(jī)器人控制系統(tǒng)包括機(jī)器人控制器、手持編程器、控制面板、機(jī)器人I/O輸入輸出接口。
機(jī)器人控制器包括伺服驅(qū)動(dòng)器、主控電路。伺服驅(qū)動(dòng)器可以采用臺(tái)達(dá)ASD-A系列ASD-A0421LA伺服驅(qū)動(dòng)器等。主控電路采用DSP專用控制芯片。手持編程器即手持操作鍵盤可以輸入程序，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行調(diào)控，監(jiān)控機(jī)器人工作狀態(tài)。手持編程器可采用型號(hào)TPM-8000B等手持編程器。機(jī)器人I/O輸入輸出接口由系統(tǒng)I/O和用戶I/O組成，可采用RCO-MTIO-S等輸入輸出接口。
控制面板上設(shè)有程序選擇，自動(dòng)、手動(dòng)轉(zhuǎn)換、啟動(dòng)、停止、模式選擇、緊停等操作按鍵，并裝有機(jī)器人運(yùn)行、初始化、異常等指示燈。
自動(dòng)傳送控制系統(tǒng)包括可編程控制器PLC、觸摸屏、接近開關(guān)(傳感器)、交流接觸器、空氣開關(guān)、編碼器、排坯傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。編碼器采用歐姆龍編碼器E6C2-CWZ。接近開關(guān)設(shè)置在排坯傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝架上，接近開關(guān)采用EZK-X4MEI。排坯傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)電機(jī)1號(hào)、傳動(dòng)電機(jī)2號(hào)、傳動(dòng)電機(jī)3號(hào)、傳送帶1號(hào)、傳送帶2號(hào)、傳送帶3號(hào)、排坯板、氣缸。
控制電路中，機(jī)器人控制器通過控制線與機(jī)器人I/O輸入輸出接口相連，進(jìn)行雙向通訊，可編程控制器PLC通過控制線與機(jī)器人I/O輸入輸出接口相連，進(jìn)行雙向通訊，編碼器和接近開關(guān)連接在可編程控制器PLC的輸入端，觸摸屏通過專用通訊線與可編程控制器PLC相連。
自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法如下(1)選擇自動(dòng)檔，按自動(dòng)排坯機(jī)控制面板上自動(dòng)起動(dòng)按鈕，此時(shí)排坯傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的1號(hào)和2號(hào)傳動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)排坯板運(yùn)轉(zhuǎn)；(2)排坯板到達(dá)2號(hào)接近開關(guān)時(shí)，1號(hào)和2號(hào)傳動(dòng)電機(jī)停止正傳，若此時(shí)還有排坯板在1號(hào)和2號(hào)傳送帶之間，1號(hào)傳動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)至1號(hào)接近開關(guān)停止，氣缸上推；
(3)初始化機(jī)器人，選擇運(yùn)行的程序，選擇自動(dòng)運(yùn)行，按起動(dòng)按鈕，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)移動(dòng)到干粉壓機(jī)出坯口附近等待；(4)此時(shí)干粉壓機(jī)應(yīng)在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，等干粉壓機(jī)到指定角度范圍，機(jī)器人的爪子會(huì)進(jìn)入壓制區(qū)取坯件，然后送到排坯板上，然后在移動(dòng)到出坯口等待；(5)當(dāng)坯件數(shù)等于一設(shè)定值n時(shí)，機(jī)器人將坯件送至電子天平稱重，然后移動(dòng)到出坯口，n為可設(shè)定個(gè)數(shù)，n設(shè)定為2～10個(gè)；(6)送完n+1個(gè)坯件后，移動(dòng)到電子天平，若產(chǎn)品合格，則送到排坯板；若不合格則送到次品區(qū)；若連續(xù)M次產(chǎn)品質(zhì)量在同一個(gè)方向偏差，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整產(chǎn)品高度，達(dá)到閉環(huán)控制的效果，M為可設(shè)定次數(shù)，M設(shè)定5～10次；(7)當(dāng)需抽樣檢查時(shí)，只要按自動(dòng)取樣按鈕一個(gè)周期，機(jī)器人就會(huì)把坯件送到取樣口，只要到取樣口拿去樣品即可；(8)坯件排完后，壓機(jī)自動(dòng)停止，2號(hào)和3號(hào)傳動(dòng)電機(jī)一起反轉(zhuǎn)，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)，氣缸下降；(9)當(dāng)排坯板到達(dá)3號(hào)接近開關(guān)時(shí)，2號(hào)和3號(hào)傳動(dòng)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)1號(hào)和2號(hào)傳動(dòng)電機(jī)再重新開始運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)進(jìn)入下一輪生產(chǎn)。
自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)及其控制方法，能自動(dòng)控制自動(dòng)排坯機(jī)的機(jī)械手來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排坯，抓取力度穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)坯件掉邊、掉角現(xiàn)象，從而保證坯件的合格率。本發(fā)明主要針對(duì)手工排坯存在的各種缺陷而研制，它不但可以完全取代手工排坯，而且能實(shí)現(xiàn)高要求產(chǎn)品的抓取和擺放，為干粉壓機(jī)配套的外圍設(shè)備控制系統(tǒng)，通過自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，提高生產(chǎn)率。


以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
圖1是自動(dòng)排坯機(jī)示意圖。
圖2是自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)示意圖。
圖3自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)的控制面板示1意圖。
圖4是自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)的控制面板示2意圖。
圖5是自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)的傳送機(jī)構(gòu)示意圖。
圖6是自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)的控制流程示意圖。
具體實(shí)方式參照附圖1-6，自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)由機(jī)器人控制系統(tǒng)和自動(dòng)傳送系統(tǒng)組成；機(jī)器人控制系統(tǒng)包括機(jī)器人控制器、手持編程器、控制面板、機(jī)器人I/O輸入輸出接口，機(jī)器人控制器包括伺服驅(qū)動(dòng)器和主控電路板，伺服驅(qū)動(dòng)器可以采用臺(tái)達(dá)ASD-A系列ASD-A0421LA伺服驅(qū)動(dòng)器等。主控電路采用DSP專用控制芯片。手持編程器為手持操作鍵盤，可以輸入程序，對(duì)機(jī)器人(1)進(jìn)行調(diào)控，監(jiān)控機(jī)器人(1)工作狀態(tài)，手持編程器可采用型號(hào)TPM-8000B等手持編程器。機(jī)器人I/O輸入輸出接口由系統(tǒng)I/O和用戶I/O組成，可采用RCO-MTIO-S等輸入輸出接口。自動(dòng)傳送控制系統(tǒng)包括可編程控制器PLC、觸摸屏、接近開關(guān)、交流接觸器、空氣開關(guān)、編碼器、排坯傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)，排坯傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)包括傳動(dòng)電機(jī)1號(hào)(2-4)、傳動(dòng)電機(jī)2號(hào)(2-6)、傳動(dòng)電機(jī)3號(hào)(2-10)、傳送帶1號(hào)(2-2)、傳送帶2號(hào)(2-9)、傳送帶3號(hào)(2-11)、排坯板(2-1)、(2-12)、氣缸(2-5)，傳動(dòng)電機(jī)1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)分別傳動(dòng)傳送帶1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)，排坯板(承燒板)放置在傳送帶上，氣缸(2-5)推動(dòng)2號(hào)傳送帶升降。
控制電路中，機(jī)器人控制器通過控制線與機(jī)器人I/O輸入輸出接口相連，進(jìn)行雙向通訊，可編程控制器PLC通過控制線與機(jī)器人I/O輸入輸出接口相連，進(jìn)行雙向通訊，編碼器和接近開關(guān)連接在可編程控制器PLC的輸入端，觸摸屏通過專用通訊線與可編程控制器PLC相連。
自動(dòng)排坯機(jī)包括多關(guān)節(jié)式機(jī)器人(其示意圖如附圖1)、自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)四軸連動(dòng)，定位精度達(dá)0.02mm，主要執(zhí)行坯件的抓取和擺放；排坯傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由可編程控制器采用西門子S7-200PLC(CPU型號(hào)為226XM)控制，觸摸屏采用西門子TP170A觸摸屏作為操作單元，主要用來控制排坯板的傳送和定位，以及和機(jī)器人控制系統(tǒng)和壓機(jī)控制系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)處理。
機(jī)器人控制器根據(jù)程序控制附圖1機(jī)器人(1)手臂動(dòng)作，包括移動(dòng)、抓取、釋放等，其中所有控制過程都要通過機(jī)器人I/O來實(shí)現(xiàn)。機(jī)器人I/O由系統(tǒng)I/O和用戶I/O組成，系統(tǒng)I/O包括機(jī)器人的初始化、程序選擇、啟動(dòng)、停止、復(fù)位、報(bào)警等輸入輸出信號(hào)；用戶I/O主要是用來實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)機(jī)器人(1)的控制，如在機(jī)器人(1)前端安裝爪子，可通過程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的抓取和釋放，機(jī)器人(1)和其他系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)也可通過此I/O實(shí)現(xiàn)(本系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)就是這樣實(shí)現(xiàn)的)。
可編程控制器PLC和觸摸屏主要用來控制排坯傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和聯(lián)絡(luò)信號(hào)的處理，實(shí)現(xiàn)排坯板(碼盤)的傳送和定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人(1)聯(lián)絡(luò)信號(hào)的處理，以及對(duì)干粉壓機(jī)信號(hào)的處理。附圖2中的編碼器是用來反映干粉壓機(jī)主軸位置的元件，它將干粉壓機(jī)的位置信號(hào)變成脈沖信號(hào)給PLC處理，然后通過觸摸屏顯示出來，從而可直觀的看到干粉壓機(jī)的位置行程。此系統(tǒng)是通過干粉壓機(jī)主軸角度設(shè)定在一定范圍來聯(lián)絡(luò)機(jī)器人取坯，是用I/O通信方式實(shí)現(xiàn)的。附圖2、5中三個(gè)接近開關(guān)是用來控制排坯板(碼盤)定位以及電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)。三個(gè)接近開關(guān)分別為1號(hào)接近開關(guān)(2-3)、2號(hào)接近開關(guān)(2-7)、3號(hào)接近開關(guān)(2-11)。觸摸屏是整個(gè)系統(tǒng)的操作單元(另外還有信號(hào)燈和按鈕開關(guān))，操作頁面如下附圖1中主軸角度反映了干粉壓機(jī)主軸的實(shí)時(shí)位置，手動(dòng)和自動(dòng)是用來控制傳送裝置的，分兩種控制方式，自動(dòng)啟動(dòng)只有在方式為自動(dòng)時(shí)才起作用。氣缸的上升和下降是用來控制傳送帶2號(hào)的位置的，圖中是通過手動(dòng)方式控制傳送帶的升降的，當(dāng)在自動(dòng)模式下，排坯板(碼盤)到位時(shí)，氣缸會(huì)自動(dòng)上升，之后機(jī)器人才能動(dòng)作。
附圖4主要用來在手動(dòng)方式下控制各傳送電機(jī)動(dòng)作的，所有按鈕都是點(diǎn)動(dòng)信號(hào)，可控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。在自動(dòng)模式下，啟動(dòng)和停止信號(hào)由接近開關(guān)(如附圖2)和機(jī)器人聯(lián)絡(luò)信號(hào)給出。排坯傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)如附圖5三個(gè)傳送帶分別由傳動(dòng)電機(jī)1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)帶動(dòng)，其中傳送帶2號(hào)由汽缸驅(qū)動(dòng)上推和下降，各接近開關(guān)都安裝在傳送帶旁。
機(jī)器人排坯板(碼盤)用到專門碼放程序，可設(shè)定各種碼放方式，碼放的位置是由現(xiàn)場(chǎng)捕捉的4個(gè)點(diǎn)確定的，需要在排坯板(碼盤)上碼多少坯件可通過參數(shù)設(shè)定，同時(shí)還有排坯板(碼盤)結(jié)束的信號(hào)也可按要求選擇，一個(gè)程序中可設(shè)定多個(gè)碼放程序。
為了便于檢查產(chǎn)品的樣本而影響人身安全，此系統(tǒng)還設(shè)置了自動(dòng)取樣功能，用戶如要取樣，只要輕松按一個(gè)自動(dòng)取樣按鈕，保持一個(gè)壓制周期，便可從取樣口拿到樣品，方便對(duì)坯件的檢驗(yàn)，同時(shí)起到一定的安全防護(hù)措施。另外該系統(tǒng)為了防止機(jī)器人(1)出現(xiàn)異常和干粉壓機(jī)相沖突，采用了一種軟保護(hù)方式，在機(jī)器人(1)抓取坯件角度設(shè)定范圍以外，若機(jī)器人(1)進(jìn)入壓制區(qū)域則壓機(jī)急停。從而起到保護(hù)機(jī)器人(1)和干粉壓機(jī)的作用。
具體控制方法流程如附圖6所示在自動(dòng)控制方式下1.選擇自動(dòng)檔，按按自動(dòng)排坯機(jī)控制面板上自動(dòng)起動(dòng)按鈕，此時(shí)1號(hào)和2號(hào)傳動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)排坯板運(yùn)轉(zhuǎn)；2.當(dāng)排坯板到達(dá)2號(hào)接近開關(guān)時(shí)，1號(hào)和2號(hào)傳動(dòng)電機(jī)停止正傳，若此時(shí)還有板在1號(hào)和2號(hào)傳送帶之間，1號(hào)傳動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)至1號(hào)接近開關(guān)停止，氣缸上推；3.初始化機(jī)器人，選擇運(yùn)行的程序，選擇自動(dòng)運(yùn)行，按起動(dòng)按鈕，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)移動(dòng)到干粉壓機(jī)出坯口附近等待；4.此時(shí)干粉壓機(jī)應(yīng)在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，等干粉壓機(jī)到指定角度范圍，機(jī)器人的爪子會(huì)進(jìn)入壓制區(qū)取坯件，然后送到排坯板上，然后在移動(dòng)到出坯口等待；5.當(dāng)坯件數(shù)等于一設(shè)定值n時(shí)，機(jī)器人將坯件送至電子天平稱重，然后移動(dòng)到出坯口，n為可設(shè)定個(gè)數(shù)，n設(shè)定為2～10個(gè)，n優(yōu)選為2、5、10個(gè)；6.待送完n+1個(gè)坯件后，移動(dòng)到電子天平，若產(chǎn)品合格，則送到排坯板；若不合格則送到次品區(qū)，若連續(xù)M次產(chǎn)品質(zhì)量在同一個(gè)方向偏差，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整產(chǎn)品高度，達(dá)到閉環(huán)控制的效果，M為可設(shè)定次數(shù)，M設(shè)定5～10次，M優(yōu)選為5、8、10次；7.當(dāng)需抽樣檢查時(shí)，只要按自動(dòng)取樣按鈕一個(gè)周期，機(jī)器人就會(huì)把坯件送到取樣口，只要到取樣口拿去樣品即可；8.坯件排完后，干粉壓機(jī)自動(dòng)停止，2號(hào)和3號(hào)傳動(dòng)電機(jī)一起反轉(zhuǎn)，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)，氣缸下降。
9.當(dāng)排坯板到達(dá)3號(hào)接近開關(guān)時(shí)，2號(hào)和3號(hào)傳動(dòng)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)1號(hào)和2號(hào)傳動(dòng)電機(jī)重新開始運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)進(jìn)入下一輪生產(chǎn)。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于控制系統(tǒng)由機(jī)器人控制系統(tǒng)和自動(dòng)傳送系統(tǒng)組成；機(jī)器人控制系統(tǒng)包括機(jī)器人控制器、手持編程器、控制面板、機(jī)器人I/O輸入輸出接口，機(jī)器人控制器包括伺服驅(qū)動(dòng)器、主控電路，機(jī)器人手持編程器為手持操作鍵盤，可以輸入程序，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行調(diào)控，監(jiān)控機(jī)器人工作狀態(tài)，機(jī)器人I/O輸入輸出接口由系統(tǒng)I/O和用戶I/O組成；自動(dòng)傳送控制系統(tǒng)包括可編程控制器、觸摸屏、接近開關(guān)、交流接觸器、空氣開關(guān)、編碼器、排坯傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；排坯傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)電機(jī)1號(hào)、傳動(dòng)電機(jī)2號(hào)、傳動(dòng)電機(jī)3號(hào)、傳送帶1號(hào)、傳送帶2號(hào)、傳送帶3號(hào)、排坯板、氣缸；控制電路中，機(jī)器人控制器通過控制線與機(jī)器人I/O輸入輸出接口相連，進(jìn)行雙向通訊，可編程控制器通過控制線與機(jī)器人I/O輸入輸出接口相連，進(jìn)行雙向通訊，編碼器、接近開關(guān)連接在可編程控制器的輸入端，觸摸屏通過專用通訊線與可編程控制器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于控制面板上設(shè)有程序選擇、自動(dòng)、手動(dòng)轉(zhuǎn)換、啟動(dòng)、停止、模式選擇、緊停操作按鍵，并裝有機(jī)器人運(yùn)行、初始化、異常指示燈。
專利摘要本實(shí)用新型自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)涉及的是專為干粉壓機(jī)配套的外圍設(shè)備控制系統(tǒng)，適用于粉末冶金、磁性材料等相關(guān)行業(yè)?？刂葡到y(tǒng)由機(jī)器人控制系統(tǒng)和自動(dòng)傳送系統(tǒng)組成；機(jī)器人控制系統(tǒng)包括機(jī)器人控制器、手持編程器、控制面板、機(jī)器人I/O輸入輸出接口，機(jī)器人控制器包括伺服驅(qū)動(dòng)器、主控電路，機(jī)器人手持編程器為手持操作鍵盤，可以輸入程序，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行調(diào)控，監(jiān)控機(jī)器人工作狀態(tài)，機(jī)器人I/O輸入輸出接口由系統(tǒng)I/O和用戶I/O組成。自動(dòng)排坯機(jī)控制系統(tǒng)主要用來控制排坯板的傳送和定位，以及和機(jī)器人控制系統(tǒng)和干粉壓機(jī)控制系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)處理。
文檔編號(hào)B25J13/00GK2857067SQ200520139929
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2005年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月19日
發(fā)明者朱國(guó)富, 許云燦 申請(qǐng)人:南京東部精密機(jī)械有限公司