[发明专利]一种基于数控弯丝机器人的控制系统

权利要求书

1.一种基于数控弯丝机器人的控制系统，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的基于数控弯丝机器人的控制系统，其特征在于，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。

3.根据权利要求1所述的基于数控弯丝机器人的控制系统，其特征在于，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。

4.根据权利要求1所述的基于数控弯丝机器人的控制系统，其特征在于，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。

5.根据权利要求1所述的基于数控弯丝机器人的控制系统，其特征在于，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。

6.根据权利要求1所述的基于数控弯丝机器人的控制系统，其特征在于，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，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。

7.根据权利要求6所述的基于数控弯丝机器人的控制系统，其特征在于，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。

8.根据权利要求1所述的基于数控弯丝机器人的控制系统，其特征在于，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。

9.根据权利要求1所述的基于数控弯丝机器人的控制系统，其特征在于，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1个手轮控制器。

10.根据权利要求1所述的基于数控弯丝机器人的控制系统，其特征在于，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。