一种具备负压检测功能的机械控制装置及其控制方法与流程

本发明涉及冲压控制技术领域，尤其是指一种具备负压检测功能的机械控制装置及其控制方法。

背景技术：

目前，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，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。综上所述，现有技术存在的问题是传统的冲压生产存安全事故多、质量稳定性欠佳等问题；且结构复杂，自动化程度低。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的问题提供一种具备负压检测功能的机械控制装置及其控制方法，减少人力成本和人为干预，进一步减少生产存安全事故，提高了质量稳定性，利用夹持架构夹持工件，减少工件的不利变形程度，提高了加工精度。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种具备负压检测功能的机械控制装置，包括机架和控制器，所述机架上设置有冲床，所述冲床上设置有用于夹持工件的夹持机构，所述冲床的上方设置有用于冲压工件的冲压机构，所述冲床上设置有供工件掉落的掉落孔，所述冲床的下方设置有用于检测是否有工件掉落的检测机构；所述机架上活动设置有用于将工件送入到夹持机构内的机械手，所述夹持机构、所述冲压机构、所述检测机构和所述机械手分别与所述控制器电连接。

其中，所述冲压机构设置有至少一个第一定位柱，所述冲床设置有至少一个用于与第一定位柱配合的第二定位柱，第二定位柱设置有用于容设第一定位柱的定位孔；冲压机构底部的中心处设置有穿插柱，所述冲床设置有用于与所述穿插柱进行穿插配合的穿插孔。

其中，所述第一定位柱的底部设置有凸块，所述定位孔内的底部设置有用于容设凸块的凹坑。

其中，所述冲压机构包括冲压板和用于冲压工件的冲压块，所述冲压块与所述冲压板一体成型。

其中，所述冲压机构还包括固定架和用于驱动冲压板上下升降移动的驱动机构，驱动机构与固定架固定连接，固定架与机架可拆卸连接，驱动机构的输出端与冲压板连接。

其中，所述机架还设置有用于对冲床进行缓冲的缓冲机构，缓冲机构包括分别位于冲床两侧的缓冲体，缓冲体包括支撑钢板和复位件，复位件的一端与支撑钢板连接，复位件的另一端与冲床连接。

其中，所述检测机构包括红外线发射器和红外线接收器，所述红外线发射器和红外线接收器分别位于机架的两侧。

其中，所述夹持机构包括两个分别设置于冲床两侧的夹持件，夹持件包括夹持块、压力传感器和用于驱动夹持块夹持工件的驱动气缸，夹持块靠近工件的一侧设置有所述压力传感器，夹持块远离工件的另一侧与所述驱动气缸的输出端连接，所述压力传感器和所述驱动气缸均与控制器电连接。

一种具备负压检测功能的机械控制方法，包括以下步骤：

a，控制器向机械手发出信号，机械手将未冲压的工件放置在冲床上；

b，冲床上的夹持机构将工件夹住；

c，冲压机构对夹持机构夹住的工件进行冲压；

d，检测机构检测是否有工件从掉落孔掉落，若无工件从掉落孔掉落，则冲压机构继续对工件进行冲压，并且检测机构继续检测是否有工件从掉落孔掉落；若有工件从掉落孔掉落，则检测机构发送信号至控制器，重复步骤a～步骤d。

其中，所述控制器采用萤火虫算法的pid参数整定方法确认机械手发出的信号，萤火虫位置更新公式如下：

xj(t+1)＝h(w(t)xj(t)+βij(xi(t)-xj(t))+αεj)，其中，h：为压缩因子，通常取0到1之间的常数；βij：两个萤火虫之间的相对吸引力的大小；w(t)：w为惯性权重，本次迭代的萤火虫位置对上一次位置继承的多少，取惯性权重为0到1之间的常数；α：为常数，取[0，1]内的数；xj(t+1)：t+1时刻萤火虫位置；xj(t)、xi(t)：萤火虫i与萤火虫j在t时刻的位置函数；εj：是由均匀分布得到的随机数向量。本发明的有益效果：

本发明结构简单，减少人力成本和人为干预，进一步减少生产存安全事故，提高了质量稳定性，利用夹持架构夹持工件，减少工件的不利变形程度，提高了加工精度。

附图说明

图1为本发明的一种具备负压检测功能的机械控制装置的结构示意图。

图2为图1中a处的放大示意图。

在图1至图2中的附图标记包括：

1—机架2—控制器3—冲床

4—掉落孔5—机械手6—第一定位柱

7—第二定位柱8—定位孔9—穿插柱

10—穿插孔11—凸块12—凹坑

13—冲压板14—冲压块15—固定架

16—驱动机构17—缓冲体18—支撑钢板

19—复位件20—红外线发射器21—红外线接收器

22—夹持件23—夹持块24—压力传感器

25—驱动气缸。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1至图2所示，一种具备负压检测功能的机械控制装置，包括机架1和控制器2，所述机架1上设置有冲床3，所述冲床3上设置有用于夹持工件的夹持机构，所述冲床3的上方设置有用于冲压工件的冲压机构，所述冲床3上设置有供工件掉落的掉落孔4，所述冲床3的下方设置有用于检测是否有工件掉落的检测机构；所述机架1上活动设置有用于将工件送入到夹持机构内的机械手5，所述夹持机构、所述冲压机构、所述检测机构和所述机械手5分别与所述控制器2电连接。具体地，本发明结构简单，在工作时，通过控制器2控制机械手5夹持工件放置到冲床3上，然后夹持机构将工件夹住，防止工件位置松动偏移，然后通过冲压机构对工件进行冲压操作，若检测机构检测到工件从掉落孔4掉落，则检测机构向控制器2发出信号，控制器2驱使机械手5再次夹持未被冲压的工件放置到冲床3上，依次重复操作；若检测机构未检测到有工件从掉落孔4掉落，则冲压机构再次对工件进行冲压操作；本发明结构简单，减少人力成本和人为干预，进一步减少生产存安全事故，提高了质量稳定性，利用夹持架构夹持工件，减少工件的不利变形程度，提高了加工精度。

本实施例所述的一种具备负压检测功能的机械控制装置，所述冲压机构设置有至少一个第一定位柱6，所述冲床3设置有至少一个用于与第一定位柱6配合的第二定位柱7，第二定位柱7设置有用于容设第一定位柱6的定位孔8；冲压机构底部的中心处设置有穿插柱9，所述冲床3设置有用于与所述穿插柱9进行穿插配合的穿插孔10。具体地，通过第一定位柱6与第二定位柱7的定位孔8进行配合定位，使得冲压机构在对冲床3上的工件进行冲压时，对位准确，提高加工精度；另外，冲床3上还设置有用于与穿插柱9配合穿插的穿插孔10，进一步提高冲压机构与冲床3的对位准确性，提高加工精度。

本实施例所述的一种具备负压检测功能的机械控制装置，所述第一定位柱6的底部设置有凸块11，所述定位孔8内的底部设置有用于容设凸块11的凹坑12。具体地，利用凸块11与凹坑12的配合，提高第一定位柱6与定位孔8配合的精度，进一步提高冲压机构与冲床3的对位准确性，提高加工精度。

本实施例所述的一种具备负压检测功能的机械控制装置，所述冲压机构包括冲压板13和用于冲压工件的冲压块14，所述冲压块14与所述冲压板13一体成型。具体地，冲压块14与冲压板13一体成型，即使本发明的冲压机构进行多次冲压后也不易损坏，保证其工作寿命稳定、可靠。

本实施例所述的一种具备负压检测功能的机械控制装置，所述冲压机构还包括固定架15和用于驱动冲压板13上下升降移动的驱动机构16，驱动机构16与固定架15固定连接，固定架15与机架1可拆卸连接，驱动机构16的输出端与冲压板13连接。具体地，通过驱动机构16驱使冲压板13上下升降移动，进而控制冲压块14对工件进行冲压，优选的，所述驱动机构16为气缸。

本实施例所述的一种具备负压检测功能的机械控制装置，所述机架1还设置有用于对冲床3进行缓冲的缓冲机构，缓冲机构包括分别位于冲床3两侧的缓冲体17，缓冲体17包括支撑钢板18和复位件19，复位件19的一端与支撑钢板18连接，复位件19的另一端与冲床3连接。具体地，当冲床3上的工件被冲压时，冲床3会受到强烈震动，利用缓冲机构对冲床3进行缓冲，减少震动，进一步减少工作环境噪音，复位件19具有弹性恢复力，可以起到缓冲压力进一步缓冲震动的效果，优选的，所述复位件19为弹簧。

本实施例所述的一种具备负压检测功能的机械控制装置，所述检测机构包括红外线发射器20和红外线接收器21，所述红外线发射器20和红外线接收器21分别位于机架1的两侧。具体地，掉落孔4位于红外线发射器20和红外线接收器21之间，通过红外线发射器20与红外线接收器21配合，当掉落孔4有工件掉落时阻隔红外线发射器20的红外线，将红外线发射器20与红外线接收器21的信号断开，则判断为有工件掉落。

本实施例所述的一种具备负压检测功能的机械控制装置，所述夹持机构包括两个分别设置于冲床3两侧的夹持件22，夹持件22包括夹持块23、压力传感器24和用于驱动夹持块23夹持工件的驱动气缸25，夹持块23靠近工件的一侧设置有所述压力传感器24，夹持块23远离工件的另一侧与所述驱动气缸25的输出端连接，所述压力传感器24和所述驱动气缸25均与控制器2电连接。具体地，夹持机构夹持工件时，驱动气缸25工作驱使夹持块23对工件进行夹持，通过压力传感器24检测感应工件与夹持块23之间的压力，根据控制器2预设的压力阔值，调整驱动气缸25驱使夹持块23夹持工件的压力，防止过度夹持工件导致工件变形。

一种具备负压检测功能的机械控制方法，包括以下步骤：

a，控制器2向机械手5发出信号，机械手5将未冲压的工件放置在冲床3上；

b，冲床3上的夹持机构将工件夹住；

c，冲压机构对夹持机构夹住的工件进行冲压；

d，检测机构检测是否有工件从掉落孔4掉落，若无工件从掉落孔4掉落，则冲压机构继续对工件进行冲压，并且检测机构继续检测是否有工件从掉落孔4掉落；若有工件从掉落孔4掉落，则检测机构发送信号至控制器2，重复步骤a～步骤d。

本实施例所述的一种具备负压检测功能的机械控制方法，所述控制器2采用萤火虫算法的pid参数整定方法确认机械手5发出的信号，萤火虫位置更新公式如下：xj(t+1)＝h(w(t)xj(t)+βij(xi(t)-xj(t))+αεj)，其中，h：为压缩因子，通常取0到1之间的常数；βij：两个萤火虫之间的相对吸引力的大小；w(t)：w为惯性权重，本次迭代的萤火虫位置对上一次位置继承的多少，取惯性权重为0到1之间的常数；α：为常数，取[0，1]内的数；xj(t+1)：t+1时刻萤火虫位置；xj(t)、xi(t)：萤火虫i与萤火虫j在t时刻的位置函数；εj：是由均匀分布得到的随机数向量。

本实施例所述的一种具备负压检测功能的机械控制方法，所述检测机构包括红外线发射器20和红外线接收器21，所述红外线发射器20和红外线接收器21分别位于机架1的两侧，红外线发射器20与红外线接收器21正对设置；所述红外线发射器20和红外线接收器21实时检测工件是否掉落，即检测工件被冲压后是否掉落，采用灰色预测方法包括：n个值依次为y⁽⁰⁾(1)，y⁽⁰⁾(2)，…，y⁽⁰⁾(n)为当时红外传感器检测值，并记下第k个累加值为：

选择采样周期，y⁽¹⁾(k)满足gm(1，1)模型：

利用最小二乘法理论，得到参数a，u在根均值意义的近似模拟由此可得上式的模型解为：

得到对应的还原值：

将第k时刻采样点上求得记为则随k及m变化；当m＞k时，根据第k时刻的预测值来预测未来(m-k)个点的预测值。

所述红外线发射器20的小信号模型的构建过程为：d-q变换矩阵，将对称的三相电流分量变换为直流分量，应用的正序基频和负序二倍频的变换矩阵分别为：

通过p1变换后的三相基频参考电压的基频分量为：

同样，通过p1的坐标变换，将交流电流和子模块电容电压基频分量的d-q分量分别表示为isd，isq，uc_1d，uc_1q；通过p2变换后的d-q分量分别为icird，icirq，uc_2d，uc_2q，ucird，ucirq；

子模块的电容电压波动的动态表示为：

duc/dt＝adc+a1+a2+a3；

其中，adc，a1，a2，a3分别表示直流分量、基频交流分量、二倍频交流分量和三倍频交流分量；

直流分量，子模块电容电压直流分量的动态方程为：

以d-q轴分量表示，可得：

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。