一种基于数控的折弯机器人的制作方法

本实用新型属于人工智能技术领域，尤其涉及一种基于数控的折弯机器人。

背景技术：

目前，业内常用的现有技术是这样的：

国内目前绝大多数钣金企业折弯机都还是人工操作，但随着各行业、各地区、各企业抢抓“中国制造2025”和“工业4.0”的发展契机，不断加大技改项目的投入，推进企业智能化改造，逐步实现“机器换工”，数控折弯机器人系统的开发应用将是钣金行业发展的必然趋势。通过机器人折弯所形成的产品而言，营运方往往会把焦点关注在成形后产品的角度问题。

在机器人折弯动作过程中，机器人绕折弯机下模具进行重定位运动的更新速度，需与折弯机的上模具从夹紧点位置到下死点位置的下行运动速度相匹配，否则材料在塑性变形的过程中，会迫使产品的精度与质量受到很大的影响。因此解决折弯的速度匹配的问题显得尤为重要。

综上所述，现有技术存在的问题是：

在机器人折弯动作过程中，机器人绕折弯机下模具进行重定位运动的更新速度，与折弯机的上模具从夹紧点位置到下死点位置的下行运动速度难以相匹配。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种基于数控的折弯机器人。

本实用新型是这样实现的，该基于数控的折弯机器人设置有基座，所述基座的上端焊接有机箱，所述机箱的两侧活动安装有机械转臂，所述机械转臂的前端通过转轴相连接；所述转轴的中部活动安装有机械伸臂，所述机械伸臂的前端设置有法兰盘，所述机械伸臂的后端通过杆轴活动连接机箱；

所述机箱内通过螺栓固定安装有PLC控制器，所述PLC控制器的信号输出端连接电机，所述电机的输出轴上安装有减速机。

PLC控制器能够做到折弯用时匹配，要求折弯机折弯过程的用时等于机器人折弯过程的用时，其数据采集简单。所述数据采集通过PLC控制系统采集数控折弯机的下行所用时间(即从夹紧点位置到下止点位置的总用时)及下行运动轨迹(即从夹紧点位置到下止点位置的上模实时位置数据)，另外通过上位机控制系统采集工业机器人的跟随所用时间(即以匹配速度进行跟随动作的总用时)，随后结合较为可行的速度自适应适度与摆动系统重新计算出工业机器人跟随匹配速度，最终达到两者之间的速度匹配的目的。

所述基座的下端安装有滑轮，所述滑轮活动安装在轨道内。

通过设置滑轮和轨道来移动机器人，保证各个部件不会受损，同时就能保证制造的精度。

所述机箱的供电端连接有电缆，所述电缆连接电源按钮。

通过电缆为机箱供电，并通过电源按钮对供电情况进行控制。

所述机箱上活动安装有密封门。

通过机箱的转动可以实配各个方向的工作面，也可以适应各种程序来制造各种钣金，同时也方便把密封门转动到开阔的方向进行各种数据设置和设备的维护。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的基于数控的折弯机器人结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的基于数控的折弯机器人的俯视图；

图3是本实用新型实施例提供的基于数控的折弯机器人的侧视图；

图4是本实用新型实施例提供的机箱的内部结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的折弯机下行运动轨迹曲线图；

(其中，A→B表示该阶段为停顿；B→C表示该阶段为加速；C→D表示该阶段为匀速；D→E表示该阶段为减速；E→F表示该阶段为抬刀。)

图6是本实用新型实施例提供的机器人90°折弯跟随时间-速度曲线图；

图中：1、轨道；2、滑轮；3、基座；4、电缆；5、机箱；6、转轴；7、机械伸臂；8、机械转臂；9、电源按钮；10、杆轴；11、法兰盘；12、密封门；13、电机；14、减速机；15、PLC控制器。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的

技术实现要素：
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本实用新型的结构作详细的描述。

如附图1至附图6所示，该基于数控的折弯机器人设置有基座3，所述基座3的上端焊接有机箱5，所述机箱5的两侧活动安装有机械转臂8，所述机械转臂8的前端通过转轴6相连接；所述转轴6的中部活动安装有机械伸臂7，所述机械伸臂7的前端设置有法兰盘11，所述机械伸臂7的后端通过杆轴10活动连接机箱5；

所述机箱5内通过螺栓固定安装有PLC控制器15，所述PLC控制器15的信号输出端连接电机13，所述电机13的输出轴上安装有减速机14。

PLC控制器15能够做到折弯用时匹配，要求折弯机折弯过程的用时等于机器人折弯过程的用时，其数据采集简单。所述数据采集通过PLC控制系统采集数控折弯机的下行所用时间(即从夹紧点位置到下止点位置的总用时)及下行运动轨迹(即从夹紧点位置到下止点位置的上模实时位置数据)，另外通过上位机控制系统采集工业机器人的跟随所用时间(即以匹配速度进行跟随动作的总用时)，随后结合较为可行的速度自适应适度与摆动系统重新计算出工业机器人跟随匹配速度，最终达到两者之间的速度匹配的目的。

所述基座3的下端安装有滑轮2，所述滑轮2活动安装在轨道1内。

通过设置滑轮2和轨道1来移动机器人，保证各个部件不会受损，同时就能保证制造的精度。

所述机箱5的供电端连接有电缆4，所述电缆4连接电源按钮9。

通过电缆4为机箱5供电，并通过电源按钮9对供电情况进行控制。

所述机箱5上活动安装有密封门12。

通过机箱5的转动可以实配各个方向的工作面，也可以适应各种程序来制造各种钣金，同时也方便把密封门12转动到开阔的方向进行各种数据设置和设备的维护。

工作原理：通过在机器人机械伸臂7的法兰盘11上安装钣金，杆轴10通过电机13提供动力伸缩而带动机械伸臂7的移动，减速机14能够配合电动机控制机械伸臂7的速度，使得运动速度与弯折机的速度相匹配，保证材料在塑性变形的过程中的精度和质量。

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)，PLC控制器15是一种具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制弯折机器人的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。当PLC控制器15投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC控制器15的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。在输入采样阶段，PLC控制器15以扫描方式依次地读入所有输入机器人绕折弯机下模具进行重定位运动的更新速度，需与折弯机的上模具从夹紧点位置到下死点位置的下行运动速度，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入机器人绕折弯机下模具进行重定位运动的更新速度，需与折弯机的上模具从夹紧点位置到下死点位置的下行运动速度发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。在用户程序执行阶段，PLC控制器15总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC控制器15的真正输出。

系统通过大量实验对数控折弯机的下行运动轨迹进行分析，得到运动轨迹曲线图5，分为五个阶段：停顿、加速、匀速、减速及抬刀。

摆动控制分析工业机器人各轴分别由电机13与减速机14等组成，因此工业机器人进行跟随动作的过程中，会由于齿轮间隙的原因而出现摆动现象。考虑到跟随动作发生摆动时，工业机器人会带动板件与折弯机上模之间拉扯，从而会影响产品的精度和品质。

因此通过在工业机器人法兰盘11上安装工具，并在工具两侧安装带高精度位移传感器的止挡工具，从而对其在折弯机器人直角坐标系X方向上的摆动量进行测试。

大量实验所得的工业机器人跟随动作摆动轨迹图6所示。从图中可得，机器人在跟随过程中，摆动现象明显。摆动现象大部分发生在前期运动状态，摆动会向右止挡偏差0.1～0.3mm左右。

法兰盘11简称法兰，是在一个盘状的金属体的周边开上几个固定用的孔用于连接钣金。

三相异步电机接入三相交流电源，三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势(定子旋转磁动势)并产生旋转磁场。该旋转磁场与转子导体有相对切割运动，根据电磁感应原理，转子导体产生感应电动势并产生感应电流。根据电磁力定律，载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用，形成电磁转矩，驱动转子旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能。电机13的转速(转子转速)小于旋转磁场的转速，从而叫为异步电机。它和感应电机13基本上是相同的。s＝(ns-n)/ns。s为转差率，ns为磁场转速，n为转子转速。三相异步电动机的转速永远低于旋转磁场的同步转速，使转子和旋转磁场间有相对运动，从而保证转子的闭合导体切割磁力线，感生电流，产生转矩。转速的差异是异步电机13运转的必要条件。在额定情况下，转子转速一般比同步转速低2-5％。

减速机14在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，减速机14是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。