自动排坯机控制系统及其控制方法

1、一种自动排坯机控制系统，其特征在于控制系统由机器人控 制系统和自动传送系统组成；机器人控制系统包括机器人控制器、手 持编程器、控制面板、机器人I/O输入输出接口，机器人控制器包括 伺服驱动器、主控电路，机器人手持编程器为手持操作键盘，可以输 入程序，对机器人进行调控，监控机器人工作状态，机器人I/O输入 输出接口由系统I/O和用户I/O组成；
自动传送控制系统包括可编程控制器、触摸屏、1号接近开关、 2号接近开关、3号接近开关、交流接触器、空气开关、编码器、排 坯传动机构；排坯传动机构包括传动电机1号、传动电机2号、传动 电机3号、传送带1号、传送带2号、传送带3号、排坯板、气缸， 传动电机1号、传动电机2号、传动电机3号分别传动传送带1号、 传送带2号、传送带3号，排坯板放置在传送带上，气缸推动传送带 2号升降；
控制电路中，机器人控制器通过控制线与机器人I/O输入输出接 口相连，进行双向通讯，可编程控制器通过控制线与机器人I/O输入 输出接口相连，进行双向通讯，编码器、接近开关连接在可编程控制 器的输入端，触摸屏通过专用通讯线与可编程控制器相连。
2、根据权利要求1所述的自动排坯机控制系统，其特征在于控 制面板上设有程序选择、自动、手动转换、启动、停止、模式选择、 紧停操作按键，并装有机器人运行、初始化、异常指示灯。
3、权利要求1所述的自动排坯机控制系统的控制方法，其特征 在于控制方法如下：
(1)选择自动档，按自动排坯机控制面板上自动起动按钮，此 时排坯传动机构上的1号和2号传动电机带动排坯板运转；
(2)排坯板到达2号接近开关时，1号和2号传动电机停止正 转，若此时还有排坯板在1号和2号传送带之间，1号传动电机反转 至1号接近开关停止，气缸上推；
(3)初始化机器人，选择运行的程序，选择自动运行，机器人 会自动移动到干粉压机出坯口附近等待；
(4)此时干粉压机应在连续运转状态，等干粉压机到指定角度范 围，机器人的爪子会进入压制区取坯件，然后送到排坯板上，然后再 移动到出坯口等待；
(5)当坯件数等于一设定值n时，机器人将坯件送至电子天平称 重，然后移动到出坯口，n为可设定个数，n设定为2～10个；
(6)送完n+1个坯件后，移动到电子天平，若产品合格，则送到 排坯板；若不合格则送到次品区；若连续M次产品质量在同一个方向 偏差，系统会自动调整产品高度，达到闭环控制的效果，M为可设定 次数，M设定5～10次；
(7)当需抽样检查时，只要按自动取样按钮一个周期，机器人就 会把坯件送到取样口，只要到取样口拿去样品即可；
(8)坯件排完后，干粉压机自动停止，2号和3号传动电机一起 反转，在设定时间内，气缸下降；
(9)排坯板到达3号接近开关时，2号和3号传动电机停止运转， 当1号和2号传动电机再重新开始运转，自动进入下一轮生产。
4、根据权利要求3所述的自动排坯机控制系统的控制方法，其特 征在于系统还设置了自动取样功能，用户如要取样，只要按一个自动 取样按钮，便可从取样口拿到样品，方便对坯件的检验，同时起到安 全防护措施。
5、根据权利要求3所述的自动排坯机控制系统的控制方法，其特 征在于该系统为了防止机器人出现异常和干粉压机相冲突，采用了一 种软保护方式，在机器人抓取坯件角度设定范围以外，若机器人在压 制区域则干粉压机急停，从而起到保护机器人和干粉压机的作用。

技术领域\n本发明自动排坯机控制系统及其控制方法是专为干粉压机配套 的外围设备控制系统，适用于粉末冶金、磁性材料等相关行业。\n背景技术\n目前干粉压机普遍采用人工排坯的方式，费时又费力，难以实现 生产自动化，而且越来越多的坯件在抓取力度控制方面有了严格要 求，采用人工抓取时会出现配件掉边、掉角，影响坯件质量。\n发明内容\n本发明的目的是针对以上不足之处提供一种自动排坯机控制系 统及其控制方法，通过自动排坯机的机械手来实现坯件的抓取和摆 放，抓取力度稳定，不会出现坯件掉边、掉角现象，从而保证坯件的 合格率；通过自动排坯机控制系统能实现生产自动化，提高生产率。\n自动排坯机控制系统及其控制方法是通过以下方案实现的：自动 排坯机控制系统由机器人控制系统和自动传送系统组成。\n机器人控制系统包括机器人控制器、手持编程器、控制面板、机 器人I/O输入输出接口。\n机器人控制器包括伺服驱动器、主控电路。伺服驱动器可以采用 台达ASD-A系列ASD-AO421LA伺服驱动器等。主控电路采用DSP专用 控制芯片。手持编程器即手持操作键盘可以输入程序，对机器人进行 调控，监控机器人工作状态。手持编程器可采用型号：TPM-8000B等 手持编程器。机器人I/O输入输出接口由系统I/O和用户I/O组成， 可采用RCO-MTIO-S等输入输出接口。\n控制面板上设有程序选择、自动、手动转换、启动、停止、模式 选择、紧停等操作按键，并装有机器人运行、初始化、异常等指示灯。\n自动传送控制系统包括可编程控制器PLC、触摸屏、接近开关(传 感器)、交流接触器、空气开关、编码器、排坯传动机构。编码器采 用欧姆龙编码器E6C2-CWZ。接近开关设置在排坯传动机构安装架上， 接近开关采用EZK-X4MEI。排坯传动机构包括传动电机1号、传动电 机2号、传动电机3号、传送带1号、传送带2号、传送带3号、排 坯板、气缸。\n控制电路中，机器人控制器通过控制线与机器人I/O输入输出接 口相连，进行双向通讯，可编程控制器PLC通过控制线与机器人I/O 输入输出接口相连，进行双向通讯，编码器和接近开关连接在可编程 控制器PLC的输入端，触摸屏通过专用通讯线与可编程控制器PLC相 连。\n自动排坯机控制系统的控制方法如下：\n(1)选择自动档，按自动排坯机控制面板上自动起动按钮，此时 排坯传动机构上的1号和2号传动电机带动排坯板运转；\n(2)排坯板到达2号接近开关时，1号和2号传动电机停止正传， 若此时还有排坯板在1号和2号传送带之间，1号传动电机反转至1 号接近开关停止，气缸上推；\n(3)初始化机器人，选择运行的程序，选择自动运行，按起动按 钮，机器人会自动移动到干粉压机出坯口附近等待；\n(4)此时干粉压机应在连续运转状态，等干粉压机到指定角度范围， 机器人的爪子会进入压制区取坯件，然后送到排坯板上，然后再移动 到出坯口等待；\n(5)当坯件数等于一设定值n时，机器人将坯件送至电子天平称 重，然后移动到出坯口，n为可设定个数，n设定为2～10个；\n(6)送完n+1个坯件后，移动到电子天平，若产品合格，则送到排 坯板；若不合格则送到次品区；若连续M次产品质量在同一个方向偏 差，系统会自动调整产品高度，达到闭环控制的效果，M为可设定次数， M设定5～10次；\n(7)当需抽样检查时，只要按自动取样按钮一个周期，机器人就会 把坯件送到取样口，只要到取样口拿去样品即可；\n(8)坯件排完后，压机自动停止，2号和3号传动电机一起反转， 在设定时间内，气缸下降；\n(9)当排坯板到达3号接近开关时，2号和3号传动电机停止运转，\n当1号和2号传动电机再重新开始运转，自动进入下一轮生产。\n自动排坯机控制系统及其控制方法，能自动控制自动排坯机的机 械手来实现自动排坯，抓取力度稳定，不会出现坯件掉边、掉角现象， 从而保证坯件的合格率。本发明主要针对手工排坯存在的各种缺陷而 研制，它不但可以完全取代手工排坯，而且能实现高要求产品的抓取 和摆放，为干粉压机配套的外围设备控制系统，通过自动排坯机控制 系统实现生产自动化，提高生产率。\n附图说明\n以下将结合附图对本发明作进一步说明。\n图1是自动排坯机示意图。\n图2是自动排坯机控制系统示意图。\n图3自动排坯机控制系统的控制面板示1意图。\n图4是自动排坯机控制系统的控制面板示2意图。\n图5是自动排坯机控制系统的传送机构示意图。\n图6是自动排坯机控制系统的控制流程示意图。\n具体实施方式\n参照附图1-6，自动排坯机控制系统由机器人控制系统和自动传 送系统组成；机器人控制系统包括机器人控制器、手持编程器、控制 面板、机器人I/O输入输出接口，机器人控制器包括伺服驱动器和主 控电路板，伺服驱动器可以采用台达ASD-A系列ASD-AO421LA伺服驱 动器等。主控电路采用DSP专用控制芯片。手持编程器为手持操作键 盘，可以输入程序，对机器人(1)进行调控，监控机器人(1)工作 状态，手持编程器可采用型号：TPM-8000B等手持编程器。机器人I/O 输入输出接口由系统I/O和用户I/O组成，可采用RCO-MTIO-S等输 入输出接口。自动传送控制系统包括可编程控制器PLC、触摸屏、接 近开关、交流接触器、空气开关、编码器、排坯传动机构(2)，排坯 传动机构(2)包括传动电机1号(2-4)、传动电机2号(2-6)、传 动电机3号(2-10)、传送带1号(2-2)、传送带2号(2-9)、传送 带3号(2-11)、排坯板(2-1)、(2-12)、气缸(2-5)，传动电机1 号、2号、3号分别传动传送带1号、2号、3号，排坯板(承烧板) 放置在传送带上，气缸(2-5)推动2号传送带升降。\n控制电路中，机器人控制器通过控制线与机器人I/O输入输出接 口相连，进行双向通讯，可编程控制器PLC通过控制线与机器人I/O 输入输出接口相连，进行双向通讯，编码器和接近开关连接在可编程 控制器PLC的输入端，触摸屏通过专用通讯线与可编程控制器PLC相 连。\n自动排坯机包括多关节式机器人(其示意图如附图1)、自动排 坯机控制系统，机器人能实现四轴连动，定位精度达0.02mm，主要执 行坯件的抓取和摆放；排坯传动机构由可编程控制器采用西门子 S7-200PLC(CPU型号为226XM)控制，触摸屏采用西门子TP170A触 摸屏作为操作单元，主要用来控制排坯板的传送和定位，以及和机器 人控制系统和压机控制系统的联络信号处理。\n机器人控制器根据程序控制附图1机器人(1)手臂动作，包括 移动、抓取、释放等，其中所有控制过程都要通过机器人I/O来实现。 机器人I/O由系统I/O和用户I/O组成，系统I/O包括机器人的初始 化、程序选择、启动、停止、复位、报警等输入输出信号；用户I/O 主要是用来实现用户对机器人(1)的控制，如在机器人(1)前端安 装爪子，可通过程序实现机器人的抓取和释放，机器人(1)和其他 系统联络也可通过此I/O实现(本系统的联络信号就是这样实现的)。\n可编程控制器PLC和触摸屏主要用来控制排坯传动机构和联络 信号的处理，实现排坯板(码盘)的传送和定位，实现对机器人(1) 联络信号的处理，以及对干粉压机信号的处理。附图2中的编码器是 用来反映干粉压机主轴位置的元件，它将干粉压机的位置信号变成脉 冲信号给PLC处理，然后通过触摸屏显示出来，从而可直观的看到干 粉压机的位置行程。此系统是通过干粉压机主轴角度设定在一定范围 来联络机器人取坯，是用I/O通信方式实现的。附图2、5中三个接 近开关是用来控制排坯板(码盘)定位以及电机的自动启动。三个接 近开关分别为1号接近开关(2-3)、2号接近开关(2-7)、3号接近 开关(2-12)。触摸屏是整个系统的操作单元(另外还有信号灯和按 钮开关)，操作页面如下：附图1中主轴角度反映了干粉压机主轴的 实时位置，手动和自动是用来控制传送装置的，分两种控制方式，自 动启动只有在方式为自动时才起作用。气缸的上升和下降是用来控制 传送带2号的位置的，图中是通过手动方式控制传送带的升降的，当 在自动模式下，排坯板(码盘)到位时，气缸会自动上升，之后机器 人才能动作。\n附图4主要用来在手动方式下控制各传送电机动作的，所有按钮 都是点动信号，可控制电机的正反转。在自动模式下，启动和停止信 号由接近开关(如附图2)和机器人联络信号给出。排坯传动机构(2) 如附图5：三个传送带分别由传动电机1号、2号、3号带动，其中 传送带2号由汽缸驱动上推和下降，各接近开关都安装在传送带旁。\n机器人排坯板(码盘)用到专门码放程序，可设定各种码放方式， 码放的位置是由现场捕捉的4个点确定的，需要在排坯板(码盘)上 码多少坯件可通过参数设定，同时还有排坯板(码盘)结束的信号也 可按要求选择，一个程序中可设定多个码放程序。\n为了便于检查产品的样本而影响人身安全，此系统还设置了自动 取样功能，用户如要取样，只要轻松按一个自动取样按钮，保持一个 压制周期，便可从取样口拿到样品，方便对坯件的检验，同时起到一 定的安全防护措施。另外该系统为了防止机器人(1)出现异常和干 粉压机相冲突，采用了一种软保护方式，在机器人(1)抓取坯件角 度设定范围以外，若机器人(1)进入压制区域则压机急停。从而起 到保护机器人(1)和干粉压机的作用。\n具体控制方法流程如附图6所示\n在自动控制方式下：\n1.选择自动档，按按自动排坯机控制面板上自动起动按钮，此时 1号和2号传动电机带动排坯板运转；\n2.当排坯板到达2号接近开关时，1号和2号传动电机停止正传， 若此时还有板在1号和2号传送带之间，1号传动电机反转至 1号接近开关停止，气缸上推；\n3.初始化机器人，选择运行的程序，选择自动运行，按起动按钮， 机器人会自动移动到干粉压机出坯口附近等待；\n4.此时干粉压机应在连续运转状态，等干粉压机到指定角度范 围，机器人的爪子会进入压制区取坯件，然后送到排坯板上， 然后在移动到出坯口等待；\n5.当坯件数等于一设定值n时，机器人将坯件送至电子天平称重， 然后移动到出坯口，n为可设定个数，n设定为2～10个，n 优选为2、5、10个；\n6.待送完n+1个坯件后，移动到电子天平，若产品合格，则送到 排坯板；若不合格则送到次品区，若连续M次产品质量在同一 个方向偏差，系统会自动调整产品高度，达到闭环控制的效果， M为可设定次数，M设定5～10次，M优选为5、8、10次；\n7.当需抽样检查时，只要按自动取样按钮一个周期，机器人就会 把坯件送到取样口，只要到取样口拿去样品即可；\n8.坯件排完后，干粉压机自动停止，2号和3号传动电机一起反 转，在设定时间内，气缸下降。\n9.当排坯板到达3号接近开关时，2号和3号传动电机停止运转， 当1号和2号传动电机重新开始运转，自动进入下一轮生产。