一种基于数控弯丝机器人的控制系统的制作方法
【专利说明】一种基于数控弯丝机器人的控制系统
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及数控技术与电气控制技术领域，特别涉及一种基于数控弯丝机器人的控制系统。
【背景技术】
[0003]目前我国在金属线材的生产方式上还处于劳动密集型阶段，与现代设计制造所倡导的“高效、高精度、高智能化”的理念相背离。随着技术交流的日益扩大，市场上虽然出现了专门用于金属线材自动化生产的数控制造装备，但相关核心技术仍由国外少数知名企业所掌握。而且目前国内金属线材成型技术中存在着线材折弯品种单一、加工效率低、工件精度不高等缺陷问题。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明解决的技术问题是:设计并实现了一种基于数控弯丝机器人的控制系统，控制精确、加工效率和加工精度高。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于数控弯丝机器人的控制系统，其包括:机械结构模块和硬件控制模块，所述机械结构模块包括送丝机构、弯丝机构、换模机构、切断机构和转臂机构，所述送丝机构、所述弯丝机构、所述换模机构、所述切断机构和所述转臂机构协作进行线材输送、弯曲成形和切断工作，使得金属线材多模位弯曲的一次成形，所述硬件控制模块包括计算机、运动控制卡、伺服驱动器、伺服电机和机床输入、输出部分，所述硬件控制模块以运动控制卡为位置和速度控制核心，以交流伺服电机为运动执行元件，以多个传感器作为信号检测与反馈装置共同组成一个完整的控制系统。
[0006]作为对本发明所述技术方案的一种改进，所述送丝机构包括送丝主动轮、送丝从动轮、导丝块、压块以及送丝气压缸。
[0007]作为对本发明所述技术方案的一种改进，弯丝机构包括弯丝电机、弯丝主动轮、皮带轮、弯丝从动轮、弯丝头、主轴和弯丝气压缸，弯丝固定于弯丝从动轮，弯丝从动轮套在主轴上，主轴与弯丝气压缸连接，弯丝主动轮由弯丝电机带动，通过皮带轮将动力传递到弯丝从动轮使弯丝头绕着主轴旋转实现线材弯曲。
[0008]作为对本发明所述技术方案的一种改进，换模机构包括换模电机、换模主动轮、换模从动轮、主轴、模头、模头盘、换模气压缸、模位定位板、定位块和定位槽，模头安装于模头盘上，模头盘与主轴相连接，换模从动轮固定于主轴上，在换模从动轮上设置四个等角度分布的定位块，而在换模从动轮的上方设置有与固定于前臂架的模位定位板，模位定位板对应四方块开设有四方槽，主轴与汽缸连接，通过汽缸推动实现轴向的移动。
[0009]作为对本发明所述技术方案的一种改进，切断机构包括杠杆剪切装置和偏心轮，通过首固件、副首固件和尾固件将长管固定，金属线材在长管内移动，动刀可绕中间支点进行旋转运动，偏心轮通过铜块与动刀相接触，当弯丝工序结束后，剪切电机带动偏心轮进行偏心旋转，通过铜块将扭力传给动刀，动刀绕着支点进行旋转，在首固件接触处形成相对运动，将成形线材剪断。
[0010]作为对本发明所述技术方案的一种改进，弯丝机构、换模机构和剪断机构都安装在前臂架上，前臂架固定于转臂圆盘上，金属线材不动，第一转臂电机带动转臂圆盘旋转，通过前臂架让弯丝机构、换模机构和剪断机构绕着金属线材旋转完成金属线材三维成形的弯曲和剪切工序。
[0011]作为对本发明所述技术方案的一种改进，在转臂圆盘的相对侧加配重块，实现金属线材在不同平面上的弯曲成形，通过送丝机构、弯丝结构和转臂机构联动进行各类弹簧零件的弯曲成形。
[0012]作为对本发明所述技术方案的一种改进，计算机通过通讯总线与运动控制器进行通信，运动控制系统的上位机程序在计算机上运行，人机交互界面、系统参数配置、代码处理、复杂模型运算、系统运动状态的监控保护由所开发软件来实现；运动控制通过编码器反馈通道以及脉冲输出通道与伺服驱动控制设备连接；伺服电机与驱动控制器构成一个控制回路，驱动器通过伺服电机上编码器反馈的脉冲信息实现对电动机的精确控制，驱动器又将编码器检测到的脉冲信号通过驱动器反馈通道反馈给运动控制器，由运动控制器对该信号进行处理，调整控制信号的输出。
[0013]作为对本发明所述技术方案的一种改进，弯丝机器人控制电路主要元器件包括:1台工控机；1张运动控制卡；5个伺服驱动器；5台伺服电机；1块端子板；2个380V转220V的三相交流变压器；2个380V转220V的直流变压器；3个分别执行220V转24V、12V和5V直流变压器；1台滤波器；4个回零限位传感器；2个感应开关；2个电磁阀；3个电磁继电器；1个电气滑环；1个送料编码器和I个手轮控制器。
[0014]作为对本发明所述技术方案的一种改进，硬件控制模块的控制电路主要包括控制模块、驱动模块、辅助模块以及电源供应模块；控制模块中工控机与固高运动控制卡之间釆用PCI插槽的通讯方式进行通信。
[0015]因此，本发明提供的基于数控弯丝机器人的控制系统控制精确、加工效率和加工精度高，并能适应快速反应的制造要求，本发明将快速柔性制造理念移植到五金线材行业的制造中，缩短产品设计制造周期，对传统设备吸纳现代制造的理念、提高制造系统快速响应产品变化的能力，以及增加制造系统的柔性和提高机械产品质量均具有十分重要的意义。
[0016]
【附图说明】
[0017]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
图1是本发明具体实施例的基于数控弯丝机器人的控制系统的整体结构示意图；
图2是本发明具体实施例中数控弯丝机器人的整体结构示意图；
图3是本发明具体实施例中送丝机构的结构示意图；
图4是本发明具体实施例中弯丝机构的结构示意图；
图5是本发明具体实施例中换模机构的结构示意图； 图6是本发明具体实施例中切断机构的结构示意图；
图7是本发明具体实施例中转臂机构的结构示意图；
图8是本发明具体实施例中的硬件控制模块结构示意图；
图9为弯丝机器人控制电路主要元器件；
图10是本发明具体实施例中运动控制卡与伺服驱动器、直线编码器间的连线结构示意图；
图11是是本发明具体实施例中的硬件控制模块中的数控系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019]图1是本发明具体实施例的基于数控弯丝机器人的控制系统的整体结构示意图，其包括:机械结构模块和硬件控制模块，所述机械结构模块包括送丝机构、弯丝机构、换模机构、切断机构和转臂机构，所述送丝机构、弯丝机构、换模机构、切断机构和转臂机构协作进行线材输送、弯曲成形和切断工作，使得金属线材多模位弯曲的一次成形，所述硬件控制模块包括计算机、运动控制卡、伺服驱动器、伺服电机和机床输入、输出部分，所述硬件控制模块以运动控制卡为位置和速度控制核心，以交流伺服电机为运动执行元件，以多个传感器作为信号检测与反馈装置共同组成一个完整的控制系统。
[0020]图2是本发明具体实施例中数控弯丝机器人的整体结构示意图，如图2所示，其中送丝结构主要包括送丝电机8和送丝装置9，用于输送线材；弯丝机构由折弯电机、弯丝头16、电滑环以及两个传动齿轮构成，用于线材的弯曲成形；换模机构主要包括换模电机3、换模轴、模头15、模位定位装置、气压缸I和两个传动齿轮，用于切换模位，以获得多种成形半径的线材零件；切断机构由剪切电机5、凸轮和杠杆剪切装置12构成，用于成形线材的剪断；转臂机构主要包括第一转臂电机7、第二转臂电机6、转臂圆盘10和转臂架19，通过两个电机的配合，可对折弯机构、换模机构和剪切机构进行空间旋转，实现线材零件的三维成形。
[0021]本实施例中，送丝结构在本机械结构系统中的主要作用为金属线材的精确输送。图3是本发明具体实施例中送丝机构的结构示意图，如图3所示，送丝机构主要包括包括送丝电机8和与送丝电机8连接的送丝装置9，送丝装置9包括送丝主动轮302、与送丝主动轮302平行设置的送丝从动轮303、位于送丝主动轮302和送丝从动轮303之间的导丝块304、位于送丝从动轮303 —侧的压块305以及与压块305连接的送丝气压缸306。
[0022]本发明具体实施例中，送丝主动轮302和送丝从动轮303直径相