CN110625866A - 一种搪胶取模机械手控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种搪胶取模机械手控制系统及其控制方法，该系统包括控制器、触摸屏、传感器组、驱动器、以及执行机构；所述控制器分别与触摸屏、传感器组和驱动器电连接；所述传感器组包括接近开关、编码器、限位开关和拉力传感器；所述驱动器包括伺服驱动器和电磁阀。本发明的主拔手具有夹紧拔出搪胶件功能，还带有旋转辅助功能，助拔手具有夹紧助拔搪胶件功能，还带有拔气孔或扎气孔等辅助功能。本发明针对不同类型种类的搪胶模，通过触摸屏人机交互界面，操作人员可以通过触摸屏人机交互界面选择设定不同的搪胶模取模模式，来实现对不同种类的搪胶模的取模操作，能够很好的适应实际生产中的应用，与实际的搪胶模取模完美匹配结合。
Description
技术领域
本发明涉及自动化控制技术领域，尤其涉及一种搪胶取模机械手控制系统及其控制方法。
背景技术
改革开放后由于我国的人口红利经济取得了巨大的发展，但是最近一次的人口普查65岁的人口以占全国的10％，按照世界的人口标准，我国已经进入了老龄化阶段。出生率降低，年轻劳动力短缺，造成经济出现了下滑趋势，国家急需解决劳动力问题。机器人的广泛使用能有效的解决这一状况，我国的机器人产业将面临一个快速增长期。机械臂作为机器人上面的重要机构，在一定程度上面影响着机器人的发展。
搪胶是一种做玩具的工艺手法，用这种手法做出的材料有点软，有很好的弹性，一般用来做公仔，通常是空心的，但是也有实心的，成本会高点。自从1924年德国诞生了世界上第一台搪胶(ROTOCAST)机器，并成功制作第一个玩具“巧克力兔子”那天起，搪胶独特的塑造力注定将为这个世界带来无穷的视觉新感受。伴随着一系列代表作品的风靡和流行，搪胶为传统娱乐业增添了绮丽多彩的色彩。
2011年末，我国搪胶玩具制造工业企业达1172家，行业总资产达664.26亿元，同比增长18.29％。数据显示：2011年，我国搪胶玩具制造工业企业主营业务收入达1452.77亿元，同比增长18.23％；实现利润总额达66.48亿元，同比增长39.93％。进入二十一世纪，中国全部搪胶玩具、搪胶储蓄罐制造业企业实现累计工业总产值比以往的每年都有所增长。其中以动漫形象衍生品为主的产品至少占到销量的半壁江山。由此看来，随着国内政策对于国产动画片的侧重，国内玩具企业对于国产动漫形象的需求会越来越大。
搪胶产品的门类十分繁多，从最早也是最流行的香港街头文化到现下五花八门的分类，搪胶产品已经覆盖了娱乐生活的每一个角落。目前，许多塑胶产品均采用搪胶技术加工成形，传统的搪胶工艺和技术是通过人工将胶体注入到模具中，再将模具盖住后推入到烤箱中加热成形，待加热成形后需要通过人工手动将成形的搪胶产品取出，从而完成整个搪胶产品的加工生产。因为通过人工操作搪胶机加工生产的工作量大，效率比较低，因此，现有技术需要进一步改进和完善。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种搪胶取模机械手控制系统。
本发明的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于上述系统的控制方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种搪胶取模机械手控制系统，该控制系统主要包括控制器、触摸屏、传感器组、驱动器、以及执行机构。所述控制器分别与触摸屏、传感器组和驱动器电连接；所述驱动器与执行机构电连接，并控制执行机构的运行。所述传感器组包括接近开关、编码器、限位开关和拉力传感器。所述控制器分别与接近开关、编码器、限位开关和拉力传感器电连接，接收各传感器传来的信号。所述驱动器包括伺服驱动器和电磁阀。所述执行机构包括交流伺服电机和气缸。所述伺服驱动器与交流伺服电机电连接，控制器通过伺服驱动器与交流伺服电机实现连接并驱动其转动。所述电磁阀与气缸电连接，控制器通过电磁阀与气缸电实现连接并驱动其动作。
具体的，所述控制器主要包括CPU电路、电源电路、铁电存储器电路、通用输入电路、通用输出电路、通信电路、步进电机控制接口电路、时钟电路、复位电路、以及启动模式选择电路。所述CPU电路分别与电源电路、铁电存储器电路、通用输入电路、通用输出电路、通信电路、步进电机控制接口电路、时钟电路、复位电路和启动模式选择电路电连接。所述电源电路与外部电源设备电连接。所述步进电机控制接口电路与伺服驱动器电连接。所述通信电路与外部设备数据连接。所述通用输入电路与传感器组电连接。所述通用输出电路与触摸屏电连接。
作为本发明的优选方案，所述通信电路采用RS485型通信接口电路。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现：
一种搪胶取模机械手控制系统的控制方法，该控制方法主要包括如下具体步骤：
步骤S1：上电复位：将主拔手、助拔手、撬杠、转盘部件进行复位操作，并通过接近开关检测相关部件是否到达原点位置；
步骤S2：助拔手松开夹子并下降:控制助拔手电机使其下降到指定位置，通过电磁阀控制助拔手气缸使夹钳张开；
步骤S3：根据不同模具的尺寸及加工要求，当需要撬杆时，驱动旋转电机以选择撬杠进行操作；
步骤S4：助拔手下降并夹紧夹子:控制助拔手电机使其下降，通过电磁阀控制助拔手气缸使夹钳夹紧；
步骤S5：主拔手下降并夹紧夹子：控制主拔手电机使其下降，通过电磁阀控制主拔手气缸使夹钳先松开下降后夹紧；
步骤S6：助拔手松开夹子并复位：通过电磁阀控制助拔手气缸使夹钳张开，控制助拔手电机使其上升回原点并通过接近开关检测是否回到原点；
步骤S7：主拔手上下回旋直至胶件脱落：控制主拔手伸缩电机、旋转电机使其进行往复上下旋转，并通过拉力传感器检测胶件是否脱落，重复旋转操作直到胶件完全脱落，胶件脱落后通过电磁阀控制主拔手气缸使夹钳张开放下胶件；
步骤S8：转盘旋转到指定位置并倾倒胶件：胶件脱落后跌落到转盘上，控制器控制转盘旋转到指定位置，并控制倾倒电机翻转将胶件倒入收集箱内；
步骤S9：主拔手复位:控制主拔手电机使其回到原位，并重复步骤S1至S8进行下一轮拔模操作。
作为本发明的优选方案，当模具盘内无内盖时，按照以下循环节拍进行拔模：伸出助拔手→进行助拔操作→伸出主拔手→夹稳胶件→松开助拔手并缩回原位→旋转伸缩臂并拔出胶件→检测胶件是否被拔出→驱动转盘到达接件位置→松开夹钳并放下胶件。
作为本发明的优选方案，当模具盘内有内盖并需要拔气孔塞时，按照以下循环节拍进行拔模：伸出助拔手→拔气孔塞→撬开内盖→进行助拔操作→伸出主拔手→夹稳胶件→松开助拔手并缩回原位→旋转伸缩臂并拔出胶件→检测胶件是否被拔出→驱动转盘到达接件位置→松开夹钳并放下胶件。
作为本发明的优选方案，当模具盘内有内盖并需要扎气孔时，按照以下循环节拍进行拔模：伸出助拔手和扎气孔针→扎气孔→缩回扎气孔针→撬开内盖→进行助拔操作→伸出主拔手→夹稳胶件→松开助拔手并缩回原位→旋转伸缩臂并拔出胶件→检测胶件是否被拔出→驱动转盘到达接件位置→松开夹钳并放下胶件。
作为本发明的优选方案，当模具盘内无内盖并需要拨件时，按照以下循环节拍进行拔模：旋转拨件棒到达与助拔手主轴平行的位置→伸出助拔手到达拨件位置→进行拨件操作→缩回助拔手→伸出主拔手→夹稳胶件→旋转伸缩臂并拔出胶件→检测胶件是否被拔出→驱动转盘到达接件位置→松开夹钳并放下胶件。
本发明的工作过程和原理是：本发明主要由主拔手和助拔手两部分组成，主拔手具有夹紧拔出搪胶件功能，还带有旋转辅助功能，助拔手具有夹紧助拔搪胶件功能，还带有拔气孔或扎气孔等辅助功能。本发明还针对不同类型种类的搪胶模，通过触摸屏人机交互界面，操作人员可以通过触摸屏人机交互界面选择设定不同的搪胶模取模模式，来实现对不同种类的搪胶模的取模操作，能够很好的适应实际生产中的应用，与实际的搪胶模取模完美匹配结合。
与现有技术相比，本发明还具有以下优点：
(1)本发明所提供的搪胶取模机械手控制系统针对传统通过人工操作搪胶机加工生产的工作量大，效率比较低等问题，设计一种搪胶取模机械臂来代替人工进行取模操作不仅能够解放劳动力、提高生产效率，还能降低生产成本，对搪胶生产技术的发展与进步有着重要的意义与价值。
(2)本发明所提供的搪胶取模机械手控制系统专为搪胶机设计的取出机器人机械手，能够配合搪胶机和工人实现局部自动化搪胶产品的生产，它在推进搪胶行业自动化进程，改善工人作业条件，提高搪胶企业竞争力等方面发挥着不替代的作用。
附图说明
图1是本发明所提供的搪胶取模机械手控制系统的结构示意图。
图2是本发明所提供的控制器的内部结构示意图。
图3是本发明所提供的搪胶取模机械手控制系统的控制方法流程图。
图4是本发明所提供的搪胶取模机械手控制系统的控制方法的程序执行流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1和图2所示，本实施例公开了一种搪胶取模机械手控制系统，该控制系统主要包括控制器、触摸屏、传感器组、驱动器、以及执行机构。所述控制器分别与触摸屏、传感器组和驱动器电连接；所述驱动器与执行机构电连接，并控制执行机构的运行。所述传感器组包括接近开关、编码器、限位开关和拉力传感器。所述控制器分别与接近开关、编码器、限位开关和拉力传感器电连接，接收各传感器传来的信号。所述驱动器包括伺服驱动器和电磁阀。所述执行机构包括交流伺服电机和气缸。所述伺服驱动器与交流伺服电机电连接，控制器通过伺服驱动器与交流伺服电机实现连接并驱动其转动。所述电磁阀与气缸电连接，控制器通过电磁阀与气缸电实现连接并驱动其动作。
具体的，所述控制器主要包括CPU电路、电源电路、铁电存储器电路、通用输入电路、通用输出电路、通信电路、步进电机控制接口电路、时钟电路、复位电路、以及启动模式选择电路。所述CPU电路分别与电源电路、铁电存储器电路、通用输入电路、通用输出电路、通信电路、步进电机控制接口电路、时钟电路、复位电路和启动模式选择电路电连接。所述电源电路与外部电源设备电连接。所述步进电机控制接口电路与伺服驱动器电连接。所述通信电路与外部设备数据连接。所述通用输入电路与传感器组电连接。所述通用输出电路与触摸屏电连接。
作为本发明的优选方案，所述通信电路采用RS485型通信接口电路。
如图3和图4所示，本实施例还公开了一种搪胶取模机械手控制系统的控制方法，该控制方法主要包括如下具体步骤：
步骤S1：上电复位：将主拔手、助拔手、撬杠、转盘部件进行复位操作，并通过接近开关检测相关部件是否到达原点位置；
步骤S2：助拔手松开夹子并下降:控制助拔手电机使其下降到指定位置，通过电磁阀控制助拔手气缸使夹钳张开；
步骤S3：根据不同模具的尺寸及加工要求，当需要撬杆时，驱动旋转电机以选择撬杠进行操作；
步骤S4：助拔手下降并夹紧夹子:控制助拔手电机使其下降，通过电磁阀控制助拔手气缸使夹钳夹紧；
步骤S5：主拔手下降并夹紧夹子：控制主拔手电机使其下降，通过电磁阀控制主拔手气缸使夹钳先松开下降后夹紧；
步骤S6：助拔手松开夹子并复位：通过电磁阀控制助拔手气缸使夹钳张开，控制助拔手电机使其上升回原点并通过接近开关检测是否回到原点；
步骤S7：主拔手上下回旋直至胶件脱落：控制主拔手伸缩电机、旋转电机使其进行往复上下旋转，并通过拉力传感器检测胶件是否脱落，重复旋转操作直到胶件完全脱落，胶件脱落后通过电磁阀控制主拔手气缸使夹钳张开放下胶件；
步骤S8：转盘旋转到指定位置并倾倒胶件：胶件脱落后跌落到转盘上，控制器控制转盘旋转到指定位置，并控制倾倒电机翻转将胶件倒入收集箱内；
步骤S9：主拔手复位:控制主拔手电机使其回到原位，并重复步骤S1至S8进行下一轮拔模操作。
作为本发明的优选方案，当模具盘内无内盖时，按照以下循环节拍进行拔模：伸出助拔手→进行助拔操作→伸出主拔手→夹稳胶件→松开助拔手并缩回原位→旋转伸缩臂并拔出胶件→检测胶件是否被拔出→驱动转盘到达接件位置→松开夹钳并放下胶件。
作为本发明的优选方案，当模具盘内有内盖并需要拔气孔塞时，按照以下循环节拍进行拔模：伸出助拔手→拔气孔塞→撬开内盖→进行助拔操作→伸出主拔手→夹稳胶件→松开助拔手并缩回原位→旋转伸缩臂并拔出胶件→检测胶件是否被拔出→驱动转盘到达接件位置→松开夹钳并放下胶件。
作为本发明的优选方案，当模具盘内有内盖并需要扎气孔时，按照以下循环节拍进行拔模：伸出助拔手和扎气孔针→扎气孔→缩回扎气孔针→撬开内盖→进行助拔操作→伸出主拔手→夹稳胶件→松开助拔手并缩回原位→旋转伸缩臂并拔出胶件→检测胶件是否被拔出→驱动转盘到达接件位置→松开夹钳并放下胶件。
作为本发明的优选方案，当模具盘内无内盖并需要拨件时，按照以下循环节拍进行拔模：旋转拨件棒到达与助拔手主轴平行的位置→伸出助拔手到达拨件位置→进行拨件操作→缩回助拔手→伸出主拔手→夹稳胶件→旋转伸缩臂并拔出胶件→检测胶件是否被拔出→驱动转盘到达接件位置→松开夹钳并放下胶件。
本发明的工作过程和原理是：本发明主要由主拔手和助拔手两部分组成，主拔手具有夹紧拔出搪胶件功能，还带有旋转辅助功能，助拔手具有夹紧助拔搪胶件功能，还带有拔气孔或扎气孔等辅助功能。本发明还针对不同类型种类的搪胶模，通过触摸屏人机交互界面，操作人员可以通过触摸屏人机交互界面选择设定不同的搪胶模取模模式，来实现对不同种类的搪胶模的取模操作。能够很好的适应实际生产中的应用，与实际的搪胶模取模完美匹配结合。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种搪胶取模机械手控制系统，其特征在于，包括控制器、触摸屏、传感器组、驱动器、以及执行机构；所述控制器分别与触摸屏、传感器组和驱动器电连接；所述驱动器与执行机构电连接，并控制执行机构的运行；所述传感器组包括接近开关、编码器、限位开关和拉力传感器；所述控制器分别与接近开关、编码器、限位开关和拉力传感器电连接，接收各传感器传来的信号；所述驱动器包括伺服驱动器和电磁阀；所述执行机构包括交流伺服电机和气缸；所述伺服驱动器与交流伺服电机电连接，控制器通过伺服驱动器与交流伺服电机实现连接并驱动其转动；所述电磁阀与气缸电连接，控制器通过电磁阀与气缸电实现连接并驱动其动作。
2.根据权利要求1所述的搪胶取模机械手控制系统，其特征在于，所述控制器包括CPU电路、电源电路、铁电存储器电路、通用输入电路、通用输出电路、通信电路、步进电机控制接口电路、时钟电路、复位电路、以及启动模式选择电路；所述CPU电路分别与电源电路、铁电存储器电路、通用输入电路、通用输出电路、通信电路、步进电机控制接口电路、时钟电路、复位电路和启动模式选择电路电连接；所述电源电路与外部电源设备电连接；所述步进电机控制接口电路与伺服驱动器电连接；所述通信电路与外部设备数据连接；所述通用输入电路与传感器组电连接；所述通用输出电路与触摸屏电连接。
3.根据权利要求2所述的搪胶取模机械手控制系统，其特征在于，所述通信电路采用RS485型通信接口电路。
4.一种根据权利要求1至3任一项所述的搪胶取模机械手控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：上电复位：将主拔手、助拔手、撬杠、转盘部件进行复位操作，并通过接近开关检测相关部件是否到达原点位置；
步骤S2：助拔手松开夹子并下降:控制助拔手电机使其下降到指定位置，通过电磁阀控制助拔手气缸使夹钳张开；
步骤S3：根据不同模具的尺寸及加工要求，当需要撬杆时，驱动旋转电机以选择撬杠进行操作；
步骤S4：助拔手下降并夹紧夹子:控制助拔手电机使其下降，通过电磁阀控制助拔手气缸使夹钳夹紧；
步骤S5：主拔手下降并夹紧夹子：控制主拔手电机使其下降，通过电磁阀控制主拔手气缸使夹钳先松开下降后夹紧；
步骤S6：助拔手松开夹子并复位：通过电磁阀控制助拔手气缸使夹钳张开，控制助拔手电机使其上升回原点并通过接近开关检测是否回到原点；
步骤S7：主拔手上下回旋直至胶件脱落：控制主拔手伸缩电机、旋转电机使其进行往复上下旋转，并通过拉力传感器检测胶件是否脱落，重复旋转操作直到胶件完全脱落，胶件脱落后通过电磁阀控制主拔手气缸使夹钳张开放下胶件；
步骤S8：转盘旋转到指定位置并倾倒胶件：胶件脱落后跌落到转盘上，控制器控制转盘旋转到指定位置，并控制倾倒电机翻转将胶件倒入收集箱内；
步骤S9：主拔手复位:控制主拔手电机使其回到原位，并重复步骤S1至S8进行下一轮拔模操作。
5.根据权利要求4所述的搪胶取模机械手控制系统的控制方法，其特征在于，当模具盘内无内盖时，按照以下循环节拍进行拔模：伸出助拔手→进行助拔操作→伸出主拔手→夹稳胶件→松开助拔手并缩回原位→旋转伸缩臂并拔出胶件→检测胶件是否被拔出→驱动转盘到达接件位置→松开夹钳并放下胶件。
6.根据权利要求4所述的搪胶取模机械手控制系统的控制方法，其特征在于，当模具盘内有内盖并需要拔气孔塞时，按照以下循环节拍进行拔模：伸出助拔手→拔气孔塞→撬开内盖→进行助拔操作→伸出主拔手→夹稳胶件→松开助拔手并缩回原位→旋转伸缩臂并拔出胶件→检测胶件是否被拔出→驱动转盘到达接件位置→松开夹钳并放下胶件。
7.根据权利要求4所述的搪胶取模机械手控制系统的控制方法，其特征在于，当模具盘内有内盖并需要扎气孔时，按照以下循环节拍进行拔模：伸出助拔手和扎气孔针→扎气孔→缩回扎气孔针→撬开内盖→进行助拔操作→伸出主拔手→夹稳胶件→松开助拔手并缩回原位→旋转伸缩臂并拔出胶件→检测胶件是否被拔出→驱动转盘到达接件位置→松开夹钳并放下胶件。
8.根据权利要求4所述的搪胶取模机械手控制系统的控制方法，其特征在于，当模具盘内无内盖并需要拨件时，按照以下循环节拍进行拔模：旋转拨件棒到达与助拔手主轴平行的位置→伸出助拔手到达拨件位置→进行拨件操作→缩回助拔手→伸出主拔手→夹稳胶件→旋转伸缩臂并拔出胶件→检测胶件是否被拔出→驱动转盘到达接件位置→松开夹钳并放下胶件。
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| CN (1) | CN110625866A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102642331A (zh) * | 2012-04-25 | 2012-08-22 | 华南理工大学 | 压力机上下料机械手控制系统 |
| CN105798911A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-07-27 | 韩永亮 | 一种自动化车床的机械手臂移动控制系统 |
| CN106553203A (zh) * | 2015-09-24 | 2017-04-05 | 祁艳 | 一种磁环搬运机械手控制系统 |
| CN206967495U (zh) * | 2017-06-30 | 2018-02-06 | 电子科技大学中山学院 | 多轴机械手控制器 |
| CN208020580U (zh) * | 2018-01-18 | 2018-10-30 | 李江平 | 一种搪胶工艺拔模全自动系统 |
-
2019
- 2019-08-19 CN CN201910763892.3A patent/CN110625866A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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