[发明专利]一种具备交叉换位功能的机械控制装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及冲压控制装置，尤其涉及的是一种具备交叉换位功能的机械控制装置及其控制方法。

背景技术

非连续冲压生产主要以人工上下料和操作机床为主，存在自动化程度低、安全事故多、工作环境噪音大、质量稳定性欠佳等问题。受劳动力成本的不断攀升影响，客观上也需要取代人工的自动化先进装备。当前国内人力成本不断攀升，年轻的劳动者一般不愿意从事这类工作，劳动密集型冲压生产正面临越来越严重的用工荒。采用机器人取代人，对传统冲压生产工艺进行改进，是解决用工难和提升传统冲压行业技术水平的一种重要途径。具有通用性好的六自由度机器人，因价格高、体积较大、运动能力富余、末端执行器需要二次开发等原因，难以应用于冲压生产的物料搬运。相反，针对冲压产品工艺特点设计的，具有四自由度或五自由度的简易机械手，因成本低、直接使用等优点而受到青睐。

现有的整体式冲压移动自动生产线，存在变更生产线困难，设备成本高等问题，难以满足多品种，小批量冲压生产的需要。多自由度冲压搬运机器人可取代人，完成上下料工作。研发与产品冲压工艺相适应的多自由度机器人以及由此配合冲床等设备构建的冲压自动生产线，可最大限度地提高生产效率、降低生产成本、提升产品质量稳定性、改善冲压生产环境，改进冲压生产工艺，提升冲压生产水平具有重要意义。

采用机器人辅助的全自动生产流水线已被广泛应用于大批量生产中，如汽车车架焊接，在这些系统中，常采用分布式控制模式，各个对象具有自己独立的控制器，能完成各自规定的动作。对象之间通过某种通信方式组成网络，由上位机和各对象之间进行信息传递，实现多机械手、工装设备之间的协作。这种模式在实时性要求高、动态多变环境的系统中具有优势，系统组建快速简单，但成本相对较高，协作难度大。

但工器具在冲压过程中，目前亟待开发一种具备交叉换位功能的机械控制装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种具备交叉换位功能的机械控制装置及其控制方法，整体运行节拍可达到8秒/次。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种具备交叉换位功能的机械控制装置，包括控制器、多台冲床和多台机械手，所述冲床的输入输出信号控制端与所述控制器的I/O接口电连接，所述机械手的输入输出信号控制端通过M/II总线与所述控制器电性连接，多台冲床设为一排，多台机械手设为一排，相向而设，且机械手设于两冲床间的对面，用于将物理位置的上一冲床取走，并放入下一冲床上；

所述机械手包括支架、下板、上板、真空泵、底部旋转机构、机身上下移动机构、大臂水平移动机构、小臂转动机构和手抓机构，所述下板设于所述支架的下方，所述上板设于下板上，所述底部旋转机构设于所述上板并与所述上板配合连接固定，所述机身上下移动机构设于所述底部旋转机构上方并与底部旋转机构配合连接固定，所述大臂水平移动机构与所述机身上下移动机构的侧面配合固定连接，所述小臂转动机构与所述大臂水平移动机构配合固定连接，所述手抓机构设于所述小臂转动机构上，

所述底部旋转机构控制机身上下移动机构旋转，以带动大臂水平移动机构和小臂转动机构旋转，所述机身上下移动机构控制大臂水平移动机构上下移动，以带动手抓机构相对上下移动，所示大臂水平移动机构和小臂转动机构控制手抓机构水平移动，所述手抓机构用于抓取物件。

作为上述方案的进一步优化，所述底部旋转机构包括底座旋转伺服电机、底座减速机、底座电机架、感应环、底座联轴器、定位套、密封套、第一毛毡油圈、密封套、第一底座轴承、固定架、第二底座轴承、第三底座轴承、缓冲套、第一毛毡油圈和底座轴。

作为上述方案的进一步优化，所述机身上下移动机构包括机身伺服电机、机身电、机板、机身连接板、机身联轴器、机身丝杠固定侧支撑座、机身丝杠、机身上板、机身导轨板、机身丝杠螺母、机身螺母板、机身支撑条、机身缓冲套、机身导轨、机身丝杠支持侧支撑座、机身侧板、机身下板和机身止转板。

作为上述方案的进一步优化，所述大臂水平移动机构包括大臂安装板、大臂连接板、大臂电机板、大臂主动轮、大臂同步带、大臂从动轮、大臂伺服电机、大臂丝杠固定侧支撑座、大臂缓冲垫、大臂转动丝杠、大臂丝杠螺母、大臂螺母板、大臂底板、大臂丝杠支持侧支撑座、大臂滑块架和大臂加强板。

作为上述方案的进一步优化，所述小臂转动机构包括:小臂底板、小臂连接架、小臂电机板、小臂感应套、第一小臂同步轮、小臂减速机、小臂伺服电机、小臂同步带、小臂导轨、小臂滑块板和第二小臂同步轮。