专利名称：基于变频电机且低成本的节能注塑机器人及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种注塑机器人及其控制方法，尤其涉及一种基于变频电机且低成本
的节能注塑机器人及其控制方法。
背景技术：
现有技术中，针对注塑机的节能问题，有许多的解决方案，可以通过控制模拟量或 者通过改变机械结构来达到节能的效果，诸如申请号为200710069994. 2的专利公开的节 能控制系统，通过控制压力以及流量达到节能的效果，但测量计算的量多，控制方法繁琐； 又诸如申请号为01137653. 8的专利公开的注塑机节能变频调速器及节能方法，它通过增 设具有频率计算装置的信号处理装置来控制注塑机电机的转速，达到节能的效果，存在同 样的问题；若通过改变机械结构来达到节能的效果，则需要对注塑机做改进，工艺操作复 杂。如何能够提供一种简洁、方便并且有效的节能方法及装置是本发明亟待解决的问题，另 外，接线复杂，需要用很多的线，也是需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，而提供一种基于变频电机且低成本的节
能注塑机器人及其控制方法，其控制方法简洁、方便、高效，能够节电三分之一以上，并且用
最少的线解决了接线问题。 实现上述目的的技术方案是 本发明之一的一种基于变频电机且低成本的节能注塑机器人，包括一注塑机本
体，该注塑机本体包括有油泵电机，其中，还包括一位于注塑机本体上的机械手、设置于注 塑机本体上的用于控制机械手的机械手控制系统，所述的机械手控制系统通过两块串联的
第一接线端子和第二接线端子进行信号的传递，其中
所述的注塑机本体中的油泵电机采用变频电机； 所述的机械手包括机械手底座、位于机械手底座上的机械手锁紧机构、位于机械 手锁紧机构上的气路电路元件、与机械手锁紧机构固定的旋入旋出机构以及与旋入旋出 机构垂直固定的上下运动机构，在该旋入旋出机构与上下运动机构之间设置有前后引拔机 构，所述的上下运动机构的上端与气路电路元件相连，下端由上至下依次连接有左右旋转 机构以及通用夹紧机构； 所述的通用夹紧机构包括左料杆座、右料杆座、固定于左料杆座上的左连接支架、 固定于右料杆座上的右连接支架，所述的左、右连接支架内侧均设置有一活动夹，还包括一 设置于右料杆座中部的针型气缸； 所述的机械手控制系统包括控制电源和一可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制 器接受来自人机界面、联机开始按钮SB3、联机停止按钮SB4、用于检测机械手的微动开关 SQ1、第一、二、三、四磁性开关SQ2、 SQ3、 SQ4、 SQ5、第一、二、三传感器SQ6、 SQ7、 SQ8、第二、 三、四、五、六、七继电器KA2 、 KA3 、 KA4、 KA5 、 KA6 、 KA7继电器的输入信号，并且还接受检测到的注塑机冷却计时开始信号，该可编程逻辑控制器输出信号给人机界面、针型气缸电磁阀 YV1、活动夹气缸电磁阀YV2、上下行气缸电磁阀YV3、转角气缸电磁阀YV4、旋入旋出气缸电 磁阀YV5、引拔气缸电磁阀YV6、第八、九、十继电器KA8、 KA9、 KAIO，还输出注塑机顶针动作 控制信号、注塑机合模动作控制信号、机械手与注塑机同步控制信号以及机械手引拔反向 控制信号，其中 所述的第一光电传感器SQ6检测模具的回料状态； 所述的第二光电传感器SQ7和第三光电传感器SQ8检测模具的堵料状态；
所述的第二继电器KA2接收检测到的合模到位信号
所述的第三继电器KA3接受检测到的分模到位信号
所述的第四继电器KA4接受检测到的顶前到位信号
所述的第五继电器KA5接受检测到的顶后到位信号
所述的第六和第七继电器KA6和KA7接受检测到的前后安全门信号；
所述的第八继电器KA8输出信号给机械手报警装置；
所述的第九继电器KA9输出注塑机合模保护信号； 所述的第十继电器KA10输出注塑机油泵电机控制信号，以控制注塑机油泵电机 在冷却阶段自行停机； 所述的控制电源给人机界面和可编程逻辑控制器供电，并且它还接受来自一第一 继电器KA1的信号； 所述的第一继电器KA1接受来自电源接通按钮SB1以及电源断开按钮SB2的信 号； 所述的第二接线端子的一侧与若干模拟输入信号相连，另一侧与第一接线端子相 连； 所述的第一接线端子的一侧与第二接线端子、机械手、电气箱以及触摸屏的若干 模拟信号相连，另一侧与所述的可编程逻辑控制器相连，该第一接线端子的前端连接有第 二至第九继电器KA2 KA9，它设置有52个端点，其中，端8、端12、端20、端24、端25、端 28、端29、端30均与第二接线端子相连，端14至16分别接有微动开关SQ1、第一磁性开关 SQ2、第二磁性开关SQ3，端18和端19分别接有第三磁性开关SQ4和第四磁性开关SQ5，端 17、端21至端23、端26、端27、端44和端45分别接有第二继电器KA2至继电器KA9，端37 至端41分别接活动夹气缸电磁阀YV2 、上下行气缸电磁阀YV3 、转角气缸电磁阀YV4 、旋入旋 出气缸电磁阀YV5和引拔气缸电磁阀YV6。 本发明之二的一种基于变频电机且低成本的节能注塑机器人的控制方法，其中， 它包括以下步骤 步骤S1，启停步骤，控制注塑机本体中的油泵电机，使其在所注塑的产品冷却阶段 自动停机，冷却阶段后自动启动，所述的冷却阶段的冷却时间至少为注塑机一个周期工作 时间的三分之一以上； 步骤S2，夹紧步骤，控制上下运动机构向下运动使得机械手下行，然后控制活动夹 夹紧，夹紧后，将针型气缸锁紧； 步骤S3，引拔向后步骤，将前后引拔机构进行引拔向后操作； 步骤S4，旋出步骤，控制上下运动机构向上运动使得机械手上行，然后通过旋入旋出机构使得机械手旋出； 步骤S5，倒角步骤，通过左右旋转机构进行倒角操作； 步骤S6，松开步骤，控制上下运动机构向下运动使得机械手下行，然后松开针型气 缸，最后控制活动夹使其松开； 步骤S7，倒正步骤，控制上下运动机构向上运动使得机械手上行，然后通过左右旋 转机构进行倒正操作； 步骤S8，旋入步骤，控制旋入旋出机构使得机械手旋入； 步骤S9，引拔向前步骤，控制前后引拔机构使其进行引拔向前操作，一个循环结 束，返回步骤S1。 上述的基于变频电机且低成本的节能注塑机器人的控制方法，其中，所述的一周 期工作时间为20秒，冷却时间为8秒。 本发明的有益效果是本发明的一种基于变频电机且低成本的节能注塑机器人及 其控制方法，油泵电机采用变频电机，通过采用冷却停机的方法，达到节能三分之一以上的 效果，再结合变频电机的特性，就能更大程度地发挥节能效果，并且通过本发明接线端子的 接线方式，能够实现用最少的线解决接线问题，节约了用线，降低了成本。
图1是本发明之一的基于变频电机且低成本的节能注塑机器人的结构示意图；
图2是本发明之一的基于变频电机且低成本的节能注塑机器人的机械手控制系 统的结构示意图； 图3是本发明之一的基于变频电机且低成本的节能注塑机器人的第一接线端子 的结构示意图； 图4是本发明之一的基于变频电机且低成本的节能注塑机器人的第一接线端子 的连接示意图； 图5是本发明之一的基于变频电机且低成本的节能注塑机器人的通用夹紧机构 的结构示意图； 图6是本发明之二的基于变频电机且低成本的节能注塑机器人的控制方法的流
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。 请参阅图1至图5，图中示出了本发明之一的基于变频电机且低成本的节能注塑 机器人，包括一注塑机本体1 ，该注塑机本体1包括有油泵电机4，还包括一位于注塑机本体 1上的机械手2、设置于注塑机本体1上的用于控制机械手2的机械手控制系统3，机械手控 制系统3通过两块串联的第一接线端子XT1和第二接线端子XT2进行信号的传递，接线端 子均采用万可电子公司(WAG0)的，其中 注塑机本体1中的油泵电机4采用变频电机，本实施例中的注塑机本体1采用海 达HD120型注塑机； 机械手2包括机械手底座21 、位于机械手底座21上的机械手锁紧机构22、位于机械手锁紧机构22上的气路电路元件23、与机械手锁紧机构22固定的旋入旋出机构24以 及与旋入旋出机构24垂直固定的上下运动机构25，在该旋入旋出机构24与上下运动机构 25之间设置有前后引拔机构26，上下运动机构25的上端与气路电路元件23相连，下端由 上至下依次连接左右旋转机构28以及通用夹紧机构29。 通用夹紧机构29包括左料杆座291、右料杆座292、固定于左料杆座291上的左连 接支架293、固定于右料杆座292上的右连接支架294，左、右连接支架293、294内侧均设置 有一活动夹295，还包括一设置于右料杆座292中部的针型气缸296。 机械手控制系统3包括控制电源31和一可编程逻辑控制器32，该可编程逻辑控制 器32接受来自人机界面33、联机开始按钮SB3、联机停止按钮SB4、用于检测机械手的微动 开关SQ1、第一、二、三、四磁性开关SQ2、 SQ3、 SQ4、 SQ5、第一、二、三传感器SQ6、 SQ7、 SQ8、第 二、三、四、五、六、七继电器KA2、 KA3、 KA4、 KA5、 KA6、 KA7继电器的输入信号，并且还接受检 测到的注塑机冷却计时开始信号，该可编程逻辑控制器32输出信号给人机界面33、针型气 缸电磁阀YV1 、活动夹气缸电磁阀YV2 、上下行气缸电磁阀YV3 、转角气缸电磁阀YV4、旋入旋 出气缸电磁阀YV5、引拔气缸电磁阀YV6、第八、九、十继电器KA8、 KA9、 KA10，还输出注塑机 顶针动作控制信号、注塑机合模动作控制信号、机械手与注塑机同步控制信号以及机械手 引拔反向控制信号，其中 第一光电传感器SQ6检测模具的回料状态； 第二光电传感器SQ7和第三光电传感器SQ8检测模具的堵料状态；
第二继电器KA2接收检测到的合模到位信号
第三继电器KA3接受检测到的分模到位信号
第四继电器KA4接受检测到的顶前到位信号
第五继电器KA5接受检测到的顶后到位信号
第六和第七继电器KA6和KA7接受检测到的前后安全门信号；
第八继电器输出信号给机械手报警装置34 ;
第九继电器输出注塑机合模保护信号； 第十继电器输出注塑机油泵电机4控制信号，以控制注塑机油泵电机4在冷却阶 段自行停机； 控制电源31给人机界面33和可编程逻辑控制器32供电，并且它还接受来自一第 一继电器KA1的信号； 第一继电器KA1接受来自电源接通按钮SB1以及电源断开按钮SB2的信号；
第二接线端子XT2的一侧与若干模拟输入信号相连，另一侧与第一接线端子相 连； 第一接线端子XT1的一侧与第二接线端子XT2、机械手2、电气箱(图中未示出)以 及触摸屏(图中未示出)的若干模拟信号相连，另一侧与可编程逻辑控制器32相连，该第 一接线端子的前端连接有第二至第九继电器KA2 KA9，它设置有52个端点，其中，端8、端 12、端20、端24、端25、端28、端29、端30均与第二接线端子相连，端14至16分别接有微动 开关SQ1、第一磁性开关SQ2、第二磁性开关SQ3，端18和端19分别接有第三磁性开关SQ4 和第四磁性开关SQ5，端17、端21至端23、端26、端27、端44和端45分别接有第二继电器 KA2至继电器KA9，端37至端41分别接活动夹气缸电磁阀YV2、上下行气缸电磁阀YV3、转角气缸电磁阀YV4、旋入旋出气缸电磁阀YV5和引拔气缸电磁阀YV6。 请参阅图6，图中示出了本发明之二的基于变频电机且低成本的节能注塑机器人 的控制方法，它包括以下步骤 步骤S1，启停步骤，控制注塑机本体1中的油泵电机，使其在所注塑的产品冷却阶 段自动停机，冷却阶段后自动启动，冷却阶段的冷却时间至少为注塑机一个周期工作时间 的三分之一以上； 步骤S2，夹紧步骤，控制上下运动机构25向下运动使得机械手2下行，然后控制活 动夹295夹紧，夹紧后，将针型气缸锁紧296 ; 步骤S3，引拔向后步骤，将前后引拔机构26进行引拔向后操作； 步骤S4，旋出步骤，控制上下运动机构25向上运动使得机械手2上行，然后通过旋
入旋出机构24使得机械手旋出； 步骤S5，倒角步骤，通过左右旋转机构28进行倒角操作； 步骤S6，松开步骤，控制上下运动机构25向下运动使得机械手2下行，然后松开针 型气缸296，最后控制活动夹295使其松开； 步骤S7，倒正步骤，控制上下运动机构25向上运动使得机械手2上行，然后通过左 右旋转机构28进行倒正操作； 步骤S8，旋入步骤，控制旋入旋出机构24使得机械手旋入； 步骤S9，引拔向前步骤，控制前后引拔机构26使其进行引拔向前操作， 一个循环 结束，返回步骤S1。 本实施例中，油泵电机4采用变频电机，其功率是15Kw，一周期工作时间为20秒，
冷却时间为8秒，那么采用该冷却停机的方法，可节省电力三分之一以上，由于变频电机具
有转矩高时耗电大，转矩低时耗电小的特性，结合该方法，就能更大程度地发挥节能效果。 以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明保护范围的限制。有关本技术领
域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，而所
有等同的技术方案也应归属于本发明保护的范畴之内，由各权利要求所限定。
权利要求
一种基于变频电机且低成本的节能注塑机器人，包括一注塑机本体，该注塑机本体包括有油泵电机，其特征在于，还包括一位于注塑机本体上的机械手、设置于注塑机本体上的用于控制机械手的机械手控制系统，所述的机械手控制系统通过两块串联的第一接线端子和第二接线端子进行信号的传递，其中所述的注塑机本体中的油泵电机采用变频电机；所述的机械手包括机械手底座、位于机械手底座上的机械手锁紧机构、位于机械手锁紧机构上的气路电路元件、与机械手锁紧机构固定的旋入旋出机构以及与旋入旋出机构垂直固定的上下运动机构，在该旋入旋出机构与上下运动机构之间设置有前后引拔机构，所述的上下运动机构的上端与气路电路元件相连，下端由上至下依次连接有左右旋转机构以及通用夹紧机构；所述的通用夹紧机构包括左料杆座、右料杆座、固定于左料杆座上的左连接支架、固定于右料杆座上的右连接支架，所述的左、右连接支架内侧均设置有一活动夹，还包括一设置于右料杆座中部的针型气缸；所述的机械手控制系统包括控制电源和一可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制器接受来自人机界面、联机开始按钮SB3、联机停止按钮SB4、用于检测机械手的微动开关SQ1、第一、二、三、四磁性开关SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、第一、二、三传感器SQ6、SQ7、SQ8、第二、三、四、五、六、七继电器KA2、KA3、KA4、KA5、KA6、KA7继电器的输入信号，并且还接受检测到的注塑机冷却计时开始信号，该可编程逻辑控制器输出信号给人机界面、针型气缸电磁阀YV1、活动夹气缸电磁阀YV2、上下行气缸电磁阀YV3、转角气缸电磁阀YV4、旋入旋出气缸电磁阀YV5、引拔气缸电磁阀YV6、第八、九、十继电器KA8、KA9、KA10，还输出注塑机顶针动作控制信号、注塑机合模动作控制信号、机械手与注塑机同步控制信号以及机械手引拔反向控制信号，其中所述的第一光电传感器SQ6检测模具的回料状态；所述的第二光电传感器SQ7和第三光电传感器SQ8检测模具的堵料状态；所述的第二继电器KA2接收检测到的合模到位信号；所述的第三继电器KA3接受检测到的分模到位信号；所述的第四继电器KA4接受检测到的顶前到位信号；所述的第五继电器KA5接受检测到的顶后到位信号；所述的第六和第七继电器KA6和KA7接受检测到的前后安全门信号；所述的第八继电器KA8输出信号给机械手报警装置；所述的第九继电器KA9输出注塑机合模保护信号；所述的第十继电器KA10输出注塑机油泵电机控制信号，以控制注塑机油泵电机在冷却阶段自行停机；所述的控制电源给人机界面和可编程逻辑控制器供电，并且它还接受来自一第一继电器KA1的信号；所述的第一继电器KA1接受来自电源接通按钮SB1以及电源断开按钮SB2的信号；所述的第二接线端子的一侧与若干模拟输入信号相连，另一侧与第一接线端子相连；所述的第一接线端子的一侧与第二接线端子、机械手、电气箱以及触摸屏的若干模拟信号相连，另一侧与所述的可编程逻辑控制器相连，该第一接线端子的前端连接有第二至第九继电器KA2～KA9，它设置有52个端点，其中，端8、端12、端20、端24、端25、端28、端29、端30均与第二接线端子相连，端14至16分别接有微动开关SQ1、第一磁性开关SQ2、第二磁性开关SQ3，端18和端19分别接有第三磁性开关SQ4和第四磁性开关SQ5，端17、端21至端23、端26、端27、端44和端45分别接有第二继电器KA2至继电器KA9，端37至端41分别接活动夹气缸电磁阀YV2、上下行气缸电磁阀YV3、转角气缸电磁阀YV4、旋入旋出气缸电磁阀YV5和引拔气缸电磁阀YV6。
2. —种基于变频电机且低成本的节能注塑机器人的控制方法，其特征在于，它包括以 下步骤步骤S1，启停步骤，控制注塑机本体中的油泵电机，使其在所注塑的产品冷却阶段自动 停机，冷却阶段后自动启动，所述的冷却阶段的冷却时间至少为注塑机一个周期工作时间 的三分之一以上；步骤S2，夹紧步骤，控制上下运动机构向下运动使得机械手下行，然后控制活动夹夹 紧，夹紧后，将针型气缸锁紧；步骤S3，引拔向后步骤，将前后引拔机构进行引拔向后操作；步骤S4，旋出步骤，控制上下运动机构向上运动使得机械手上行，然后通过旋入旋出机构使得机械手旋出；步骤S5，倒角步骤，通过左右旋转机构进行倒角操作；步骤S6，松开步骤，控制上下运动机构向下运动使得机械手下行，然后松开针型气缸， 最后控制活动夹使其松开；步骤S7，倒正步骤，控制上下运动机构向上运动使得机械手上行，然后通过左右旋转机 构进行倒正操作；步骤S8，旋入步骤，控制旋入旋出机构使得机械手旋入；步骤S9，引拔向前步骤，控制前后引拔机构使其进行引拔向前操作， 一个循环结束，返 回步骤S1。
3. 根据权利要求2所述的基于变频电机且低成本的节能注塑机器人的控制方法，其特 征在于，所述的一周期工作时间为20秒，冷却时间为8秒。
全文摘要
本发明公开了一种基于变频电机且低成本的节能注塑机器人及其控制方法，包括一注塑机本体，该注塑机本体包括有油泵电机，还包括一位于注塑机本体上的机械手、设置于注塑机本体上的用于控制机械手的机械手控制系统，所述的机械手控制系统通过两块串联的第一接线端子和第二接线端子进行信号的传递。方法包括启停步骤、夹紧步骤、引拔向后步骤、旋出步骤、倒角步骤、松开步骤、倒正步骤、旋入步骤、引拔向前步骤。本发明的油泵电机采用变频电机，通过采用冷却停机的方法，达到节能三分之一以上的效果，结合变频电机的特性，效果更好。另外，接线端子的接线方式用最少的线解决了接线问题。
文档编号B25J9/16GK101698329SQ20081003860
公开日2010年4月28日 申请日期2008年6月5日 优先权日2008年6月5日
发明者李军生, 温举法, 邰兆海 申请人:上海康德莱企业发展集团有限公司