一种具备交叉换位功能的机械控制装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冲压控制装置，尤其涉及的是一种具备交叉换位功能的机械控制装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]非连续冲压生产主要以人工上下料和操作机床为主，存在自动化程度低、安全事故多、工作环境噪音大、质量稳定性欠佳等问题。受劳动力成本的不断攀升影响，客观上也需要取代人工的自动化先进装备。当前国内人力成本不断攀升，年轻的劳动者一般不愿意从事这类工作，劳动密集型冲压生产正面临越来越严重的用工荒。采用机器人取代人，对传统冲压生产工艺进行改进，是解决用工难和提升传统冲压行业技术水平的一种重要途径。具有通用性好的六自由度机器人，因价格高、体积较大、运动能力富余、末端执行器需要二次开发等原因，难以应用于冲压生产的物料搬运。相反，针对冲压产品工艺特点设计的，具有四自由度或五自由度的简易机械手，因成本低、直接使用等优点而受到青睐。
[0003]现有的整体式冲压移动自动生产线，存在变更生产线困难，设备成本高等问题，难以满足多品种，小批量冲压生产的需要。多自由度冲压搬运机器人可取代人，完成上下料工作。研发与产品冲压工艺相适应的多自由度机器人以及由此配合冲床等设备构建的冲压自动生产线，可最大限度地提高生产效率、降低生产成本、提升产品质量稳定性、改善冲压生产环境，改进冲压生产工艺，提升冲压生产水平具有重要意义。
[0004]采用机器人辅助的全自动生产流水线已被广泛应用于大批量生产中，如汽车车架焊接，在这些系统中，常采用分布式控制模式，各个对象具有自己独立的控制器，能完成各自规定的动作。对象之间通过某种通信方式组成网络，由上位机和各对象之间进行信息传递，实现多机械手、工装设备之间的协作。这种模式在实时性要求高、动态多变环境的系统中具有优势，系统组建快速简单，但成本相对较高，协作难度大。
[0005]但工器具在冲压过程中，目前亟待开发一种具备交叉换位功能的机械控制装置。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种具备交叉换位功能的机械控制装置及其控制方法，整体运行节拍可达到8秒/次。
[0007]本发明是通过以下技术方案实现的:一种具备交叉换位功能的机械控制装置，包括控制器、多台冲床和多台机械手，所述冲床的输入输出信号控制端与所述控制器的I/O接口电连接，所述机械手的输入输出信号控制端通过M/II总线与所述控制器电性连接，多台冲床设为一排，多台机械手设为一排，相向而设，且机械手设于两冲床间的对面，用于将物理位置的上一冲床取走，并放入下一冲床上；
所述机械手包括支架、下板、上板、真空栗、底部旋转机构、机身上下移动机构、大臂水平移动机构、小臂转动机构和手抓机构，所述下板设于所述支架的下方，所述上板设于下板上，所述底部旋转机构设于所述上板并与所述上板配合连接固定，所述机身上下移动机构设于所述底部旋转机构上方并与底部旋转机构配合连接固定，所述大臂水平移动机构与所述机身上下移动机构的侧面配合固定连接，所述小臂转动机构与所述大臂水平移动机构配合固定连接，所述手抓机构设于所述小臂转动机构上，
所述底部旋转机构控制机身上下移动机构旋转，以带动大臂水平移动机构和小臂转动机构旋转，所述机身上下移动机构控制大臂水平移动机构上下移动，以带动手抓机构相对上下移动，所示大臂水平移动机构和小臂转动机构控制手抓机构水平移动，所述手抓机构用于抓取物件。
[0008]作为上述方案的进一步优化，所述底部旋转机构包括底座旋转伺服电机、底座减速机、底座电机架、感应环、底座联轴器、定位套、密封套、第一毛毡油圈、密封套、第一底座轴承、固定架、第二底座轴承、第三底座轴承、缓冲套、第一毛毡油圈和底座轴。
[0009]作为上述方案的进一步优化，所述机身上下移动机构包括机身伺服电机、机身电、机板、机身连接板、机身联轴器、机身丝杠固定侧支撑座、机身丝杠、机身上板、机身导轨板、机身丝杠螺母、机身螺母板、机身支撑条、机身缓冲套、机身导轨、机身丝杠支持侧支撑座、机身侧板、机身下板和机身止转板。
[0010]作为上述方案的进一步优化，所述大臂水平移动机构包括大臂安装板、大臂连接板、大臂电机板、大臂主动轮、大臂同步带、大臂从动轮、大臂伺服电机、大臂丝杠固定侧支撑座、大臂缓冲垫、大臂转动丝杠、大臂丝杠螺母、大臂螺母板、大臂底板、大臂丝杠支持侧支撑座、大臂滑块架和大臂加强板。
[0011]作为上述方案的进一步优化，所述小臂转动机构包括:小臂底板、小臂连接架、小臂电机板、小臂感应套、第一小臂同步轮、小臂减速机、小臂伺服电机、小臂同步带、小臂导轨、小臂滑块板和第二小臂同步轮。
[0012]作为上述方案的进一步优化，所述手抓机构包括手抓风琴吸盘、手抓吸盘座、手抓支臂、手爪轴、手爪轴承座、手抓定位套、手爪支臂板、手爪轴承和手爪轴用卡环。
[0013]作为上述方案的进一步优化，所述控制器为MP2300控制器，内置基本伺服模块、扩展伺服模块、I/o接口电路和以太网接口电路。
[0014]作为上述方案的进一步优化，还包括显示模块、交换机和PC机，所述显示模块和PC机通过所述交换机与所述控制器电连接。
[0015]一种具备交叉换位功能的机械控制装置的控制方法，包括如下步骤:
51、初始化检查，对控制装置进行系统初始化和状态检查，查看是否存在异常，存在异常，进入报警程序，不存在异常，进入步骤S2 ;
52、选择工作模式，选择手动控制模式或自动控制模式，完成零点复归；
53、选择手动控制模式，选择点动操作、定长运动操作或单轴手动回零点操作；
54、选择自动控制模式，控制装置自动判断是否零点复归，若没有完成，则执行零点复归，若完成，系统选择单机单步、单机单周期、单机连续或整线连续，并执行对应操作。
[0016]作为上述方案的进一步优化，一种具备交叉换位功能的机械控制装置的控制方法，包括如下步骤:
D1、初始化检查，对控制装置进行系统初始化和状态检查，检查初位置、负压、冲床、翻转台和机械手的初始状态是否正常；
D2、判断是否从第一工位开始，若从第一工位开始，进入步骤D3，若没有，设置开始工位序号；
D3、启动该工位，进入下一步；
D4、自动检查当前工位运行条件是否满足运行需求，若不满足，系统自动进入等待状态并自检，若满足运行需求，进入下一步；
D5、执行该工位操作，完成后，自动启动下一工位；
D6、自动检查判断工件是否异常落下，若没有，返回步骤D1，继续进入下一周期操作；若存在工件异常落下，进入暂停步骤D7 ;
D7、暂停后，人工检查工件是否正常？若不正常，产品废弃，并设置产品废弃状态信息；若正常，人工将工件放入下一工位，并设置工件放入正常，结束暂停，返回步骤D1，进行下一周期操作。
[0017]与已有技术相比，本发明的一种具备交叉换位功能的机械控制装置及其控制方法的有益效果体现在:
(1)本发明的一种具备交叉换位功能的机械控制装置及其控制方法，基于一个控制器的多个机械手、冲床、翻转台的集中式控制。通过简单的站号设置，控制器即可对不同的设备实施独立的控制，基于M/II高速(lOMbps/s)总线的脉冲发送，可使机械手达到8秒/次左右的动作节拍，满足产品质量和稳定性需求。
[0018](2)本发明的一种具备交叉换位功能的机械控制装置及其控制方法，包括机械手，机械手可根据需要将物件从上一冲床上取走，并放入下一冲床上继续冲压，本发明提供的机械手可旋转、左右移动，上下移动，满足冲床生产线收取冲压物件的需求，且机械手处理速度能控制在8秒/次左右的动作节拍。
[0019]( 3 )本发明的一种具备交叉换位功能的机械控制装置及其控制方法，控制器内置以太网接口电路，通过网络通信方式，便于本发明的一种用于冲压冰箱压缩机支撑板融入更广泛的柔性制造系统和物联网系统，实现远程操控。
【附图说明】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明进一