三维机器人等离子切割机弧压调高器一键回中系统的制作方法

本发明涉及三维机器人等离子切割机，尤其是一种三维机器人等离子切割机调高器一键回中系统。

背景技术：

三维机器人等离子切割机主要由专用工业机器人、等离子电源、等离子弧压调高器等部分组成。利用三维机器人等离子切割机可对不同厚度的金属板材进行多角度、多方位、柔性切割的先进制造设备。三维机器人等离子切割机广泛应用于金属加工、机械制造等对三维工件有切割加工需求的生产环中。三维机器人等离子切割机由于采用高精度的机器人，本体份量较轻，切割速度快，在对异形状的切割和长边的高速切割方面具有优势，在加工过程中具有能耗低、体积小、维护方便。不管是简单还是复杂零件，都可以用等离子切割机一次精密快速成形完成切割；其切缝窄，切割质量好、自动化程度较高，操作简便，劳动强度低，可实现切割自动排样、套料，提高了材料利用率，生产成本低，经济效益好。

现有的三维机器人等离子切割机包括机器人系统、等离子切割机控制系统和等离子弧压调高器系统，利用机器人弧焊电路控制系统可实现三维机器人等离子切割机常用起弧功能和起弧成功反馈功能需要。在正式实施机器人等离子切割前，操作使用机器人三维切割机的操作工都要将机器人等离子割枪先进行回中功能操作，目的是机器人等离子割枪停留在等离子割枪升降结构体的中间位置，也是机器人调试时的工具坐标原点，然后依据要切割的工件进行示教记忆编写记录工件程序。等离子直流弧压调高器的输出是使用24伏直流电机用来实现机器人等离子切割机在切割过程的实时调高功能，避免等离子割枪碰撞到切割的工件，导致割枪损坏。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有三维机器人等离子切割机在调试机器人等离子切割机的工具坐标原点时存在的不足，需先画好标识线，再去多次反复手动微调中点位置，在每次编写切割工件程序前也都要手动反复去调整等离子割枪升降结构体中点位置，而提供一种三维机器人等离子切割机调高器一键回中系统，使用操作更方便。本发明采用的技术方案是：

一种三维机器人等离子切割机弧压调高器一键回中系统，包括电源电路、机器人控制板改进电路、弧压调高器一键回中控制电路、弧压调高器升降控制和限位控制电路；

所述电源电路用于提供直流电压vcc；

机器人控制板改进电路包括继电器ka5和机器人上的一个控制板u2，所述控制板u2上的一个端口接继电器ka5线圈的一端，另一端口接0v；继电器ka5线圈的另一端接直流电压vcc；

弧压调高器一键回中控制电路包括继电器ka1、ka2、ka3、ka4、接近开关sp1、等离子割枪升降结构体的上限位开关sq2；其中接近开关sp1为输出常闭型，上限位开关sq2为常开型；

继电器ka4的常开触点ka4-1一端接直流电压vcc，另一端接继电器ka5常开触点ka5-1一端和继电器ka1常开触点ka1-1一端，继电器ka5常开触点ka5-1和继电器ka1常开触点ka1-1的另一端均连接继电器ka1线圈一端，继电器ka1线圈另一端接0v；

继电器ka1的常开触点ka1-2一端接直流电压vcc，另一端接继电器ka3常开触点ka3-1一端和继电器ka2常开触点ka2-1一端，继电器ka3常开触点ka3-1和继电器ka2常开触点ka2-1的另一端均连接继电器ka2线圈一端，继电器ka2线圈另一端接0v；

上限位开关sq2的一端接直流电压vcc，另一端接继电器ka3线圈一端，继电器ka3线圈另一端接0v；

直流电压vcc接接近开关sp1的电源线正极和继电器ka4线圈一端，继电器ka4线圈另一端接接近开关sp1的输出端，接近开关sp1的电源线负极接0v；

弧压调高器升降控制和限位控制电路包括直流弧压调高器u3、等离子割枪升降结构体的下限位开关sq1、调高直流电机m1；其中下限位开关sq1为常闭型；

直流弧压调高器u3包括两组控制端口jp7和jp8，一组电源端口jp2；

直流弧压调高器u3的电源端口jp2中的电源端和接地端分别接直流电压vcc和0v；

直流弧压调高器u3的一组控制端口jp7中，公共端接继电器ka1常开触点ka1-3的一端，继电器ka1常开触点ka1-3的另一端接继电器ka2常开触点ka2-2一端和继电器ka2常闭触点ka2-3一端；继电器ka2常开触点ka2-2的另一端接控制端口jp7中的下降信号端，继电器ka2的常闭触点ka2-3的另一端接控制端口jp7中的上升信号端；

直流弧压调高器u3的另一组控制端口jp8中，公共端接继电器ka3常闭触点ka3-2的一端和下限位开关sq1的一端，继电器ka3常闭触点ka3-2的另一端接控制端口jp8中的上限位信号端，下限位开关sq1的另一端接控制端口jp8中的下限位信号端；控制端口jp8中的两个电机输出端分别连接调高直流电机m1的两端。

进一步地，所述电源电路包括断路器qf1、ac/dc电源模块，断路器qf1的一端用于连接交流电，另一端连接ac/dc电源模块的输入端，ac/dc电源模块的输出端输出直流电压vcc和0v。

进一步地，上限位开关sq2采用行程开关或光电接近开关。

进一步地，下限位开关sq1采用行程开关或光电接近开关。

本发明的优点：在机器人等离子切割机的操作工每次要做示教记忆编写录入工件程序使用时，只需按下机器人示教盒上预设的一个按键，就能实现弧压调高器一键回中功能，操作简单方便。

附图说明

图1为本发明的电源电路示意图。

图2为本发明的机器人控制板改进电路示意图。

图3为本发明的弧压调高器一键回中控制电路示意图。

图4为本发明的弧压调高器升降控制和限位控制电路示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

三维机器人等离子切割机弧压调高器一键回中系统，包括电源电路、机器人控制板改进电路、弧压调高器一键回中控制电路、弧压调高器升降控制和限位控制电路；

如图1所示，所述电源电路用于提供24v的直流电压vcc，包括断路器qf1、ac/dc电源模块，断路器qf1的一端用于连接220v交流电，另一端连接ac/dc电源模块的输入端，电源模块的输出端输出直流电压vcc和0v；

如图2所示，机器人控制板改进电路包括继电器ka5和机器人上的一个控制板u2，所述控制板u2上的一个端口接继电器ka5线圈的一端，另一端口接0v；继电器ka5线圈的另一端接直流电压vcc；具体地，该控制板u2为川崎机器人gn板，上面的3脚连继电器ka5线圈，4脚连电源模块的0v端；

如图3所示，弧压调高器一键回中控制电路包括继电器ka1、ka2、ka3、ka4、接近开关sp1、等离子割枪升降结构体的上限位开关sq2；其中接近开关sp1为输出常闭型，上限位开关sq2为常开型，sq2可采用行程开关或光电接近开关；

继电器ka4的常开触点ka4-1一端接直流电压vcc，另一端接继电器ka5常开触点ka5-1一端和继电器ka1常开触点ka1-1一端，继电器ka5常开触点ka5-1和继电器ka1常开触点ka1-1的另一端均连接继电器ka1线圈一端，继电器ka1线圈另一端接0v；

继电器ka1的常开触点ka1-2一端接直流电压vcc，另一端接继电器ka3常开触点ka3-1一端和继电器ka2常开触点ka2-1一端，继电器ka3常开触点ka3-1和继电器ka2常开触点ka2-1的另一端均连接继电器ka2线圈一端，继电器ka2线圈另一端接0v；

上限位开关sq2的一端接直流电压vcc，另一端接继电器ka3线圈一端，继电器ka3线圈另一端接0v；

直流电压vcc接接近开关sp1的电源线正极（棕色线）和继电器ka4线圈一端，继电器ka4线圈另一端接接近开关sp1的输出端（黑色线），接近开关sp1的电源线负极（蓝色线）接0v；

如图4所示，弧压调高器升降控制和限位控制电路包括直流弧压调高器u3、等离子割枪升降结构体的下限位开关sq1、调高直流电机m1；其中下限位开关sq1为常闭型，可采用行程开关或光电接近开关；

直流弧压调高器u3包括两组控制端口jp7和jp8；一组电源端口jp2；

直流弧压调高器u3的电源端口jp2中的电源端和接地端分别接直流电压vcc和0v；

直流弧压调高器u3的一组控制端口jp7中，公共端（jp7的8脚）接继电器ka1常开触点ka1-3的一端，继电器ka1常开触点ka1-3的另一端接继电器ka2常开触点ka2-2一端和继电器ka2常闭触点ka2-3一端；继电器ka2常开触点ka2-2的另一端接控制端口jp7中的下降信号端（jp7的3脚），继电器ka2的常闭触点ka2-3的另一端接控制端口jp7中的上升信号端（jp7的2脚）；

直流弧压调高器u3的另一组控制端口jp8中，公共端（jp8的5脚）接继电器ka3常闭触点ka3-2的一端和下限位开关sq1的一端，继电器ka3常闭触点ka3-2的另一端接控制端口jp8中的上限位信号端（jp8的4脚），下限位开关sq1的另一端接控制端口jp8中的下限位信号端（jp8的3脚）；控制端口jp8中的两个电机输出端（jp8的1、2脚）分别连接调高直流电机m1的两端；

在调试机器人等离子切割机的工具坐标原点时，就能用机器人示教盒（上有一个焊丝送进按键）取代做调高器一键回中功能，简单实用。

为什么要将等离子割枪升降结构体的中点作为机器人的工具坐标原点，这是因为机器人等离子切割机在切割三维工件过程中，因工件形状复杂多变，切割的姿态也有变化，机器人等离子切割机有调高器的作用才能实时调整切割的高度，避免等离子割枪过高不能切割或过低碰撞损坏等离子割枪。这样在开始切割中，必须要将等离子割枪调整在升降结构体的中点位置，才能去定义标准的机器人工具坐标原点，否则切割出工件尺寸都会有误差。具体实现过程：

如等离子割枪升降结构体的接近开关sp1没有停在升降结构体中点位置，在中点位置以下时，接近开关sp1输出端（黑色线）输出0v，继电器ka4得电吸合，继电器ka4的常开触点ka4-1闭合，再按机器人示教盒上的焊丝送进按键，控制板u2输出信号使得继电器ka5得电，继电器ka5常开触点ka5-1吸合，继电器ka1得电，继电器ka1的常开触点ka1-1闭合使继电器ka1保持自锁状态，继电器ka2的常闭触点ka2-3和继电器ka1的常开触点ka1-3闭合接通弧压调高器jp7端公共端8脚和上升信号端2脚，弧压调高器得到上升信号，继电器ka3的常闭触点ka3-2接通弧压调高器jp8端公共端5脚和上限位信号端4脚，升降结构体的下限位开关sq1接通弧压调高器jp8端公共端5脚和下限位信号端3脚，弧压调高器jp8端1脚和2脚输出直流电压，弧压调高器调高电机m1正转上升；

当上升到等离子割枪升降结构体的接近开关sp1停在升降结构体中点位置时，接近开关sp1输出端（黑色线）断开，没有0v信号输出，继电器ka4失电，继电器ka4的常开触点ka4-1断开，继电器ka1失电，继电器ka1的常开触点ka1-3断开，弧压调高器jp7端公共端8脚和上升信号端2脚断开，弧压调高器没有上升信号，弧压调高器jp8端1脚和2脚没有输出直流电压，弧压调高器调高电机m1停止正转上升，完成动作停在升降结构体的中点位置；

接近开关sp1在升降结构体的中点位置以上时，接近开关sp1输出端（黑色线）输出0v，继电器ka4得电吸合，继电器ka4的常开触点ka4-1闭合，再按机器人示教盒上的焊丝送进按键，控制板u2输出信号使得继电器ka5得电，继电器ka5常开触点ka5-1吸合，继电器ka1得电，继电器ka1的常开触点ka1-1闭合使继电器ka1保持自锁状态，继电器ka2的常闭触点ka2-3和继电器ka1的常开触点ka1-3闭合接通弧压调高器jp7端公共端8脚和上升信号端2脚，继电器ka3的常闭触点ka3-2接通弧压调高器jp8端公共端5脚和上限位信号端4脚，升降结构体的下限位开关sq1接通弧压调高器jp8端公共端5脚和下限位信号端3脚，弧压调高器jp8端1脚和2脚输出直流电压，弧压调高器调高电机m1正转上升；

当上升到等离子割枪升降结构体的上限位开关sq2位置时，割枪升降结构体的上限位开关sq2由常开状态转闭合，继电器ka3得电，继电器ka3的常开触点ka3-1闭合，继电器ka2得电，继电器ka2的常开触点ka2-1闭合使继电器ka2保持自锁状态，继电器ka3的常闭触点ka3-2断开弧压调高器jp8端公共端5脚和上限位信号端4脚，继电器ka2的常闭触点ka2-3断开弧压调高器jp7端公共端8脚和上升信号端2脚，断开弧压调高器的上升信号，继电器ka2的常开触点ka2-2闭合接通弧压调高器jp7端公共端8脚和下降信号端3脚，接通弧压调高器的下降信号，升降结构体的下限位开关sq1接通弧压调高器jp8端公共端5脚和下限位信号端3脚，弧压调高器jp8端1脚和2脚输出直流电压，弧压调高器调高电机m1反转下降；

当下降到等离子割枪升降结构体的接近开关sp1停在升降结构体中点位置时，接近开关sp1输出端（黑色线）断开，没有0v信号输出，继电器ka4失电，继电器ka4的常开触点ka4-1断开，继电器ka1失电，继电器ka1的常开触点ka1-3断开，弧压调高器jp7端公共端8脚和下降信号端3脚断开，弧压调高器没有下降信号，弧压调高器jp8端1脚和2脚没有输出直流电压，弧压调高器调高电机m1停止反转下降，完成动作停在升降结构体的中点位置。

在机器人等离子切割机的操作工每次要做示教记忆编写录入工件程序使用时，只需按下机器人示教盒上的焊丝送进按键，就能实现调高器一键回中功能，简单实用。完成回中功能，再去进行机器人等离子切割机对要切割的工件示教记录编程。