专利名称：一种物料输送控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种物料输送控制系统，特别是涉及一种应用在冲床的送料装置中的物料输送控制系统。
背景技术：
冲床加工在目前是广为应用的加工方式，尤其适用于薄片壮大不规则金属零件。 传统的冲床加工生产方式是通过人工方式送料，在搬运过程中，不但会造成半产品的损坏， 或者因操作工人误操作造成的不良品或模具损坏，甚至会使搬运操作工人受伤，而且人工方式送料效率较低。近期也有出现多工位的冲床生产设备，但送料机构一般都是气动或伺服间歇定位方式，气动方式送料速度较慢，通常冲床都需要间歇工作，效率低；伺服间歇定位方式在冲床速度变更时，调整配合的速度比较麻烦，调整不合适还会有撞坏模具的情况发生，影响生产。因此，如何提供一种物料输送控制系统，以避免半成品在搬运过程中损坏，降低操作工人的安全事故发生率，加强生产的自动化程度，克服工人因工作疲劳造成的生产速度下降，保证连续送料和送料的准确性，提高生产效率，避免因工人误操作造成的不良品或模具损坏，稳定生产质量，实为目前急待解决的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种物料输送控制系统， 以避免物料在搬运过程中损坏，降低操作工人的安全事故发生率，加强生产的自动化程度， 克服工人因工作疲劳造成的生产速度下降，保证连续送料和送料的准确性，提高生产效率， 避免因工人误操作造成的不良品或模具损坏，稳定生产质量。为实现上述目的，本发明提供一种物料输送控制系统，应用在冲床的送料装置中， 该冲床的送料装置包括具有多个冲头的冲床以及送料机构，该送料机构包括两对间隔平行设置的X轴向滑移件，且每对X轴向滑移件具有两个间隔平行设置的X轴向滑移部；一对间隔平行设置且分别垂直跨设于每对X轴向滑移件中并可在该X轴向滑移件提供的行程范围内做X轴向滑移的Y轴向滑移件；一对间隔平行设置且两端分别垂直跨设于该对Y轴向滑移件并在该Y轴向滑移件提供的行程范围内做Y轴向滑移的支撑架；以及垂直接设在该对支撑架之间且夹设在该对Y轴向滑移件之间的多组机械手，其特征在于，该物料输送控制系统至少包括χ轴向驱动模块，与其中一个Y轴向滑移件中部螺接，以驱动该Y轴向滑移件带动跨设于其中的一对支撑架在X轴向滑移件所提供的行程范围内做X轴向的往返滑移；一对Y轴向驱动模块，分别与该对Y轴向滑移件连接，以同步驱动该对支撑架在Y轴向滑移件所提供的行程范围做Y轴向的开合，进而连动各组机械手的张开与夹紧；输入模块， 用以提供输入机械手的Y轴向开/合幅度以及X轴向往/返幅度，并予以输出；位置检测模块，用以检测X轴向的运动位置、Y轴向的运动位置以及冲床的位置，并予以输出；相位角传感器，设置在冲床处，以检测得到冲床的相位角，并予以输出；以及控制器，分别连接并接收该输入模块、位置检测模块以及相位角传感器所输出的幅度、位置以及冲床的相位角，并搭配依据一预设的工艺规则，而产生控制信号，且通过一现场总线将控制信号分别输出予该X 轴向驱动模块与该对Y轴向驱动模块，以控制所有机械手跟随冲床的运动节奏在X轴向上的往返或Y轴向上的开合的动作。此外，每组机械手包括分别固定在该对支撑架上的二相对的夹持部。具体而言，该X轴向驱动模块还包括第一传动杆，其一端与其中一个Y轴向滑移件中部螺接；第一伺服电机，与该第一传动杆的另一端连接；以及第一伺服驱动器，分别连接该第一伺服电机与该控制器，且用以接收该控制器所输出的控制信号，而相应驱动该第一伺服电机带动该第一传动杆在X轴向上驱动该Y轴向滑移件，带动跨设于其中的一对支撑架连动所有组机械手在X轴向滑移件所提供的行程范围内做X轴向的往返滑移。该Y轴驱动模块还包括第二传动杆，设置在该对Y轴向滑移件的其中一个Y轴向滑移件上，且其两端分别螺接该对支撑架；第二伺服电机，与该第二传动杆连接；以及第二伺服驱动器，分别连接该第二伺服电机与该控制器，且用以接收该控制器所输出的控制信号，而相应驱动该第二伺服电机带动该第二传动杆在Y轴向上控制该对支撑架开合，进而连动所有组机械手的张开或夹紧。该位置检测模块还包括一对第一位置传感器，分别设置在该第一传动杆的两端，以检测X轴向的运动位置；两对第二位置传感器，分别设置在该对第二传动杆处， 且每对第二位置传感器设置在对应的第二传动杆的两端，以检测Y轴向的运动位置；以及第三位置传感器，设置在冲床处，以检测冲床的位置。如上所述，本发明的物料输送控制系统主要是通过控制器依据输入模块预先输入的幅度以及相位角传感器与位置检测模块所检测得到的冲床的相位角及位置，并搭配依据一预设的工艺规则，而产生控制信号，并通过一现场总线将控制信号分别输出予X轴向驱动模块与一对Y轴向驱动模块，以控制所有机械手跟随冲床的相位角同步在X轴向与Y轴向移动进行张开、取料、夹紧、送料的作业流程，以大幅提升冲床加工速度，进而提高生产效率。此外，由于本发明是直接检测冲床的相位角和位置，机械手跟随冲床的相位角同步伐移动，冲床速度加快，机械手会同步加快，同样地，冲床速度减慢，机械手会同步减慢，位置实时同步跟随，达到运行步伐一致的效果，保证连续送料和送料的准确性，避免模具损坏，提高生产效率，稳定生产质量。
图1显示为本发明的物料输送控制系统应用在冲床的送料装置中的方块示意图。图2A显示为应用本发明的物料输送控制系统的工艺规则原理图。图2B显示为应用本发明的物料输送控制系统的工艺规则时序图。图3A至3E显示为应用本发明的物料输送控制系统完成一个物料输送运行周期的动作示意图。元件标号说明IliUliiX轴向滑移件IlaiUlbiUlaiiUlbii X 轴向滑移部12\12πY轴向滑移件13\13π支撑架
HiUtHmUCHv 机械手14a\14b\Haii^Hbii ； 14am、14bm、14aiv、14biv、14av、14bv 夹持部21X轴向驱动模块211第一传动杆212第一伺服电机213第一伺服驱动器22\22uY轴向驱动模块221\221u第二传动杆222\222n第二伺服电机223\223π第二伺服驱动器23输入模块24位置检测模块25相位角传感器26控制器3钢板Α、Β 双向箭头C、D 箭头方向a现场总线Lx, Ly 行程范围
具体实施例方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。请参阅图1至图3E。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图所示，本发明提供一种物料输送控制系统，其应用在冲床的送料装置中，该冲床的送料装置包括具有多个冲头的冲床以及送料机构，该送料机构包括两对间隔平行设置的X轴向滑移件IIiUiii,且每对X轴向滑移件Iii (或11")具有两个间隔平行设置的X轴向滑移部IlaiUlbi (或IlaiiUlbii)；—对间隔平行设置且分别垂直跨设于每对X轴向滑移件 IliUlii中并可在该X轴向滑移件11及Ilii提供的行程范围内做X轴向滑移的Y轴向滑移件；—对间隔平行设置且两端分别垂直跨设于该对Y轴向滑移件并在该Y 轴向滑移件提供的行程范围！^内做Y轴向滑移的支撑架；以及垂直接设在该对支撑架之间且夹设在该对Y轴向滑移件之间的多组机械手14\14"、 14m、14iv、14v(机械手的组数等于冲头的数量，以完成物料从原材料到成品的所有工序，于本实施例中，以5组机械手为例做说明，但不以此为限)，每组机械手Hi (或14"、14m、14iv、 14v)包括分别固定在该对支撑架13\13π上的二相对的夹持部Ha^Hbi (或Haii^Hbii ； 14am、14bm ； 14aiv、14biv ； 14a\14bv)。
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如图1所示，本发明的物料输送控制系统包括X轴向驱动模块21、一对Y轴向驱动模块02\22")、输入模块23、位置检测模块对、相位角传感器25以及控制器沈，其中，该X 轴向滑移件(IliUlii)、Y轴向滑移件(12\12")、支撑架(13\13π)以及各组机械手(14\ 14"、14"\ 4 ν、14ν)均设置在与该冲头垂直的下方平面上。以下即配合图2Α至图3Ε对本发明的物料输送控制系统的上述各部件进行详细说明。该X轴向驱动模块21与其中一个Y轴向滑移件中部螺接，以驱动该Y轴向滑移件带动跨设于其中的一对支撑架13"，连动所有组机械手14"、14m、14iv、⑷在X轴向滑移件IliUlii所提供的行程范围Lx内做如图1所示的双向箭头A指示的X轴向的往返滑移，在本实施例中，如图1所示，该X轴向驱动模块21是与Y轴向滑移件12"的中部固接。 更详而言之，该X轴向驱动模块21是由第一传动杆211、第一伺服电机212以及第一伺服驱动器213所构成，其中，该第一传动杆211的一端与其中一个Y轴向滑移件(如图1所示， 以Y轴向滑移件12"为例)中部螺接，以使该Y轴向滑移件12"可相对该第一传动杆211 做X轴向往返滑移；该第一伺服电机212与该第一传动杆211的另一端连接；该第一伺服驱动器213分别连接该第一伺服电机212与该控制器沈，且用以接收该控制器沈所输出的控制信号，而相应驱动该第一伺服电机212带动该第一传动杆211在X轴向上驱动该Y轴向滑移件12"，带动跨设于其中的一对支撑架连动所有组机械手14\14"、14砠、14\ 14v在X轴向滑移件所提供的行程范围Lx内做如图1所示的双向箭头A指示的X轴向的往返滑移。该对Y轴向驱动模块22\22"分别与该对Y轴向滑移件12\12"连接，以同步驱动该对支撑架在Y轴向滑移件所提供的行程范围Ly内做如图1所示的双向箭头B 指示的Y轴向的开合，进而连动各组机械手HiUf^HmUfvUfW张开与夹紧。更详而言之，以其中一个Y轴向驱动模块221为例做说明，该Y轴向驱动模块221是由第二传动杆 2211、第二伺服电机2221以及第二伺服驱动器2231所构成，其中，该第二传动杆2211设置在该对Y轴向滑移件12"的其中一个Y轴向滑移件(本实施例以Y轴向滑移件121为例， 则另一个Y轴向驱动模块22"的第二传动杆221"设置在Y轴向滑移件12"上)上，且其两端分别螺接该对支撑架13\13"，以使该对支撑架可相对该第二传动杆221^故￥ 轴向的开合滑移；该第二伺服电机2221与该第二传动杆2211连接；该第二伺服驱动器2231 分别连接该第二伺服电机2221与该控制器沈，且用以接收该控制器沈所输出的控制信号， 而相应驱动该第二伺服电机2221带动该第二传动杆2211在Y轴向上控制该对支撑架
13"开合，进而连动所有组机械手HiUfiUfiiUfvUfm张开或夹紧。此处需予以说明的是，由于另一个Y轴向驱动模块22"具有与上述Y轴向滑移件121相同的构成元件，为使说明书更为简明，于此不再一一赘述。该输入模块23是用以提供输入机械手14\14"、14"\14\1纩的Y轴向开/合幅度以及X轴向往/返幅度，并予以输出。在本实施例中，该输入模块23为可触摸控制的人机界面。该位置检测模块M是用以检测X轴向的运动位置、Y轴向的运动位置以及冲床的位置，并予以输出。更详而言之，该位置检测模块M由一对第一位置传感器、两对第二位置传感器以及第三位置传感器构成，其中，该对第一位置传感器分别设置在该第一传动杆211 的两端，以检测X轴向的运动位置，进而供该控制器沈判断是处在X轴原点、X轴前极限还是X轴后极限；该两对第二位置传感器分别设置在该对第二传动杆22li、221"处，且每对第二位置传感器设置在对应的第二传动杆2211或221"的两端，以检测Y轴向的运动位置，进而供该控制器沈判断是处在Y轴原点、Y轴前极限还是Y轴后极限；该第三位置传感器设置在冲床处，以检测冲床的位置，进而供该控制器沈判断冲床是否处在上死点。该相位角传感器25设置在冲床处，以检测得到冲床的相位角，并予以输出。具体而言，该相位角传感器25设置在冲床的旋转机构(未图示)处。该控制器沈分别连接并接收该输入模块23、位置检测模块M以及相位角传感器 25所输出的幅度、位置以及冲床的相位角，并搭配依据一预设的工艺规则，而产生控制信号，且通过一现场总线a将控制信号分别输出予该X轴向驱动模块21与该对Y轴向驱动模块22\22"，以控制所有组机械手14\14"、14皿、14穴1《跟随冲床的运动节奏在X轴向上的往返或Y轴向上的开合的动作。在本实施例中，该控制器沈为基于PLC的电子凸轮控制器。而该工艺规则为X轴向的运动位置、Y轴向的运动位置、冲床的位置、冲床的相位角、运动幅度与X轴、Y轴运动路径的相对关系，举例而言，如图2A以及2B所示，在冲床的位置到达上死点时，启动冲床，此时，冲床的相位角开始由60度到120度变化，所有组机械手 14ii、14m、14iv、14v运行如图2A所示的A阶段，即在γ轴向张开通过该输入模块23所输入的Y轴向开幅度，此时，根据检测得到的Y轴向的运动位置配合该工艺规则保证带动所有组机械手的支撑架张开的位置在Y轴向的前、后极限范围内，而X轴向上保持在原点不动；在冲床的冲头下降过程中，即冲床的相位角由120度到240度变化时，所有组机械手 ^、^"、^"乂^穴⑷运行如图2A所示的B阶段，即保持在Y轴向的张开状态不动，而X轴向上以通过该输入模块23所输入的X轴向往幅度向取料区方向移动，在冲头下降到下限位置时到达该取料区，停止继续移动，准备好夹料，此时，根据检测得到的X轴向的运动位置配合该工艺规则保证带动所有组机械手的支撑架轴向移动的位置在X轴向的前极限范围内；在冲床的冲头上升过程中，即冲床的相位角由240度到300度变化时，所有组机械手14"、14m、14iv、14v运行如图2A所示的C阶段，即在Y轴向闭合通过该输入模块 23所输入的Y轴向合幅度，以夹紧相应的物料，而X轴向上保持在取料区不动；在冲床的冲头继续上升直至上死点位置的过程中，即冲床的相位角由300度到0度(即360度)再到 60度变化时，令所有组机械手^、^"、^"^^、⑷运行如图2A所示的D阶段，即保持在 Y轴向的夹紧状态不动，而X轴向上以通过该输入模块23所输入的X轴向返幅度返回至原点，做送料动作，此时，根据检测得到的X轴向的运动位置配合该工艺规则保证带动所有组机械手的支撑架13"X轴向移动的位置在X轴向的后极限范围内。为更详尽了解应用本发明的物料输送控制系统如何完成一个运行周期四个阶段 (张开放料一前行取料一到位夹紧一回走送料)的动作，以下以一块钢板3作为原材料、1# 至6#表示从原材料到成品的加工工位为例，并配合图1、图2A、以及图3A至图3E进行详细说明。首先，如图3A所示，当检测到冲床的位置在上死点时，启动冲床，机械手运行如图 2A所示的A阶段，即该控制器沈依据该相位角传感器25所检测输出的相位角、该输入模块 23所输出的Y轴向开幅度以及预设的工艺规则，而控制该对Y轴向驱动模块同步运行，驱动该对支撑架在Y轴向滑移件所提供的行程范围Ly内做Y轴向开幅度的张开动作，进而连动各组机械手14\14"、1#"、14\1纩的张开。
接着，如图;3B所示，冲床的冲头下降加工该钢板3，机械手运行如图2A所示的B阶段，即该控制器沈依据该相位角传感器25所检测输出的相位角、该输入模块23所输出的 X轴向往幅度以及预设的工艺规则，而控制该X轴向驱动模块21驱动该Y轴向滑移件12" 带动跨设于其中的一对支撑架13"带动所有组机械手14"、14m、14iv、14v在X轴向滑移件IliUlii所提供的行程范围内以X轴向往幅度滑移至取料区的1#工位方向(即如图3A的箭头方向C)，在冲头下降到下限位置时到达该取料区，停止继续滑移，准备好夹料。然后，如图3C所示，冲床的冲头松开已加工的物料并上升，机械手运行如图2A所示的C阶段，即该控制器沈依据该相位角传感器25所检测输出的相位角、该输入模块23 所输出的Y轴向合幅度以及预设的工艺规则，而控制该对Y轴向驱动模块同步运行，驱动该对支撑架在Y轴向滑移件所提供的行程范围Ly内做Y轴向合幅度的夹紧动作，进而连动各组机械手HiUf^HmUfvUV做夹紧动作，而夹紧已加工的物料。之后，如图3D所示，冲床的冲头继续上升至上死点，机械手运行如图2A所示的D 阶段，即该控制器26依据该相位角传感器25所检测输出的相位角、该输入模块23所输出的X轴向返幅度以及预设的工艺规则，而控制该X轴向驱动模块21驱动该Y轴向滑移件 12"带动跨设于其中的一对支撑架13"，连动所有组机械手14"、14m、14iv、14v在X 轴向滑移件IliUlii所提供的行程范围内以X轴向返幅度滑移回原点方向(即如图3C的箭头方向D)，做送料动作，将物料由1#工位向2#工位方向移动，此时，钢板3通过一送料机构定长送料，由于定长送料的机构为本领域技术人员熟知的技术，于此不再为文赘述。接着，如图3E所示，机械手在冲头到达上死点时，重复运行如图2A所示的A阶段， 即令各组机械手14\14"、14"\14\143长开，让所夹持的物料落下，姊到5#工位有支撑夹具，以将物料落下定位，6#工位则是出料口，机械手等待下一个加压周期开始，再继续返回取料区，重复上述步骤。由此，以完成将物料由原材料逐个工位运送、加工到最终为成品而出料的传输过程，相对于人工送料，极大地提高了生产效率，此外，由于该控制器26还接收位置检测模块M所检测输出的位置，一旦检测到位置不匹配即及时修正该X轴向驱动模块 21与该对Y轴向驱动模块的控制信号，以使机械手跟随冲床的相位角同步移动，保证连续送料和送料的准确性，避免模具损坏，提高生产效率，稳定生产质量。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种物料输送控制系统，应用在冲床的送料装置中，所述冲床的送料装置包括具有多个冲头的冲床以及送料机构，所述送料机构包括两对间隔平行设置的X轴向滑移件，且每对X轴向滑移件具有两个间隔平行设置的X轴向滑移部；一对间隔平行设置且分别垂直跨设于每对X轴向滑移件中并可在所述X轴向滑移件提供的行程范围内做X轴向滑移的Y 轴向滑移件；一对间隔平行设置且两端分别垂直跨设于所述对Y轴向滑移件并在所述Y轴向滑移件提供的行程范围内做Y轴向滑移的支撑架；以及垂直接设在该对支撑架之间且夹设在所述对Y轴向滑移件之间的多组机械手，其特征在于，所述物料输送控制系统至少包括X轴向驱动模块，与其中一个Y轴向滑移件中部螺接，以驱动所述Y轴向滑移件带动跨设于其中的一对支撑架在X轴向滑移件所提供的行程范围内做X轴向的往返滑移；一对Y轴向驱动模块，分别与该对Y轴向滑移件连接，以同步驱动所述对支撑架在Y轴向滑移件所提供的行程范围做Y轴向的开合，进而连动各组机械手的张开与夹紧；输入模块，用以提供输入机械手的Y轴向开/合幅度以及X轴向往/返幅度，并予以输出；位置检测模块，用以检测X轴向的运动位置、Y轴向的运动位置以及冲床的位置，并予以输出；相位角传感器，设置在冲床处，以检测得到冲床的相位角，并予以输出；以及控制器，分别连接并接收所述输入模块、位置检测模块以及相位角传感器所输出的幅度、位置以及冲床的相位角，并搭配依据一预设的工艺规则，而产生控制信号，且通过一现场总线将控制信号分别输出予所述X轴向驱动模块与所述对Y轴向驱动模块，以控制所有机械手跟随冲床的运动节奏在X轴向上的往返或Y轴向上的开合的动作。
2.根据权利要求1所述的物料输送控制系统，其特征在于每组机械手包括分别固定在该对支撑架上的二相对的夹持部。
3.根据权利要求1所述的物料输送控制系统，其特征在于所述X轴向驱动模块还包括第一传动杆，其一端与其中一个Y轴向滑移件中部螺接； 第一伺服电机，与所述第一传动杆的另一端连接；以及第一伺服驱动器，分别连接所述第一伺服电机与所述控制器，且用以接收所述控制器所输出的控制信号，而相应驱动所述第一伺服电机带动所述第一传动杆在X轴向上驱动所述Y轴向滑移件，带动跨设于其中的一对支撑架连动所有组机械手在X轴向滑移件所提供的行程范围内做X轴向的往返滑移。
4.根据权利要求1所述的物料输送控制系统，其特征在于所述Y轴驱动模块还包括 第二传动杆，设置在所述对Y轴向滑移件的其中一个Y轴向滑移件上，且其两端分别螺接所述对支撑架；第二伺服电机，与所述第二传动杆连接；以及第二伺服驱动器，分别连接所述第二伺服电机与所述控制器，且用以接收所述控制器所输出的控制信号，而相应驱动所述第二伺服电机带动所述第二传动杆在Y轴向上控制所述对支撑架开合，进而连动所有组机械手的张开或夹紧。
5.根据权利要求1、3或4所述的物料输送控制系统，其特征在于所述位置检测模块还包括一对第一位置传感器，分别设置在所述第一传动杆的两端，以检测X轴向的运动位置； 两对第二位置传感器，分别设置在所述对第二传动杆处，且每对第二位置传感器设置在对应的第二传动杆的两端，以检测Y轴向的运动位置；以及第三位置传感器，设置在冲床处，以检测冲床的位置。
6.根据权利要求1所述的物料输送控制系统，其特征在于所述X轴向滑移件、Y轴向滑移件、支撑架以及各组机械手均设置在与所述冲头垂直的下方平面上。
7.根据权利要求1所述的物料输送控制系统，其特征在于所述控制器为基于PLC的电子凸轮控制器。
8.根据权利要求1所述的物料输送控制系统，其特征在于所述机械手的组数等于冲头的数量。
全文摘要
本发明提供一种物料输送控制系统，主要是通过控制器依据输入模块预先输入的幅度以及相位角传感器与位置检测模块所检测得到的冲床的相位角及位置，并搭配依据一预设的工艺规则，而产生控制信号，并通过一现场总线将控制信号分别输出予X轴向驱动模块与一对Y轴向驱动模块，以控制所有机械手跟随冲床的相位角同步在X轴向与Y轴向移动进行张开、取料、夹紧、送料的作业流程，以大幅提升冲床加工速度，进而提高生产效率。此外，由于本发明是直接检测冲床的相位角和位置，机械手跟随冲床的相位角同步伐移动，位置实时同步跟随，达到运行步伐一致的效果，保证连续送料和送料的准确性，避免模具损坏，提高生产效率，稳定生产质量。
文档编号B21D43/02GK102513465SQ20111037771
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者林星华 申请人:中达电通股份有限公司