一種基于數控彎絲機器人的控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及數控技術與電氣控制技術領域，特別涉及一種基于數控彎絲機器人的控制系統。
【背景技術】
[0002]目前我國在金屬線材的生產方式上還處于勞動密集型階段，與現代設計制造所倡導的“高效、高精度、高智能化”的理念相背離。隨著技術交流的日益擴大，市場上雖然出現了專門用于金屬線材自動化生產的數控制造裝備，但相關核心技術仍由國外少數知名企業所掌握。而且目前國內金屬線材成型技術中存在著線材折彎品種單一、加工效率低、工件精度不高等缺陷問題。
【發明內容】
[0003]有鑒于此，本實用新型解決的技術問題是:設計并實現了一種基于數控彎絲機器人的控制系統，控制精確、加工效率和加工精度高。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種基于數控彎絲機器人的控制系統，其包括:機械結構模塊和硬件控制模塊，所述機械結構模塊包括送絲機構、彎絲機構、換模機構、切斷機構和轉臂機構，所述送絲機構、所述彎絲機構、所述換模機構、所述切斷機構和所述轉臂機構協作進行線材輸送、彎曲成形和切斷工作，使得金屬線材多模位彎曲的一次成形，所述硬件控制模塊包括計算機、運動控制卡、伺服驅動器、伺服電機和機床輸入、輸出部分，所述硬件控制模塊以運動控制卡為位置和速度控制核心，以交流伺服電機為運動執行元件，以多個傳感器作為信號檢測與反饋裝置共同組成一個完整的控制系統。
[0005]作為對本實用新型所述技術方案的一種改進，所述送絲機構包括送絲主動輪、送絲從動輪、導絲塊、壓塊以及送絲氣壓缸。
[0006]作為對本實用新型所述技術方案的一種改進，彎絲機構包括彎絲電機、彎絲主動輪、皮帶輪、彎絲從動輪、彎絲頭、主軸和彎絲氣壓缸，彎絲固定于彎絲從動輪，彎絲從動輪套在主軸上，主軸與彎絲氣壓缸連接，彎絲主動輪由彎絲電機帶動，通過皮帶輪將動力傳遞到彎絲從動輪使彎絲頭繞著主軸旋轉實現線材彎曲。
[0007]作為對本實用新型所述技術方案的一種改進，換模機構包括換模電機、換模主動輪、換模從動輪、主軸、模頭、模頭盤、換模氣壓缸、模位定位板、定位塊和定位槽，模頭安裝于模頭盤上，模頭盤與主軸相連接，換模從動輪固定于主軸上，在換模從動輪上設置四個等角度分布的定位塊，而在換模從動輪的上方設置有固定于前臂架的模位定位板，模位定位板對應四方塊開設有四方槽，主軸與汽缸連接，通過汽缸推動實現軸向的移動。
[0008]作為對本實用新型所述技術方案的一種改進，切斷機構包括杠桿剪切裝置和偏心輪，通過首固件、副首固件和尾固件將長管固定，金屬線材在長管內移動，動刀可繞中間支點進行旋轉運動，偏心輪通過銅塊與動刀相接觸，當彎絲工序結束后，剪切電機帶動偏心輪進行偏心旋轉，通過銅塊將扭力傳給動刀，動刀繞著支點進行旋轉，在首固件接觸處形成相對運動，將成形線材剪斷。
[0009]作為對本實用新型所述技術方案的一種改進，彎絲機構、換模機構和剪斷機構都安裝在前臂架上，前臂架固定于轉臂圓盤上，金屬線材不動，轉臂電機帶動轉臂圓盤旋轉，通過前臂架讓彎絲機構、換模機構和剪斷機構繞著金屬線材旋轉完成金屬線材三維成形的彎曲和剪切工序。
[0010]作為對本實用新型所述技術方案的一種改進，在轉臂圓盤的相對側加配重塊，實現金屬線材在不同平面上的彎曲成形，通過送絲機構、彎絲結構和轉臂機構聯動進行各類彈簧零件的彎曲成形。
[0011]作為對本實用新型所述技術方案的一種改進，計算機通過通訊總線與運動控制器進行通信，運動控制系統的上位機程序在計算機上運行，人機交互界面、系統參數配置、代碼處理、復雜模型運算、系統運動狀態的監控保護由所開發軟件來實現；運動控制通過編碼器反饋通道以及脈沖輸出通道與伺服驅動控制設備連接；伺服電機與驅動控制器構成一個控制回路，驅動器通過伺服電機上編碼器反饋的脈沖信息實現對電動機的精確控制，驅動器又將編碼器檢測到的脈沖信號通過驅動器反饋通道反饋給運動控制器，由運動控制器對該信號進行處理，調整控制信號的輸出。
[0012]作為對本實用新型所述技術方案的一種改進，硬件控制模塊的控制電路的主要元器件包括臺工控機；1張運動控制卡；5個伺服驅動器；5臺伺服電機；1塊端子板；2個380V轉220V的三相交流變壓器；2個380V轉220V的直流變壓器；3個分別執行220V轉24V、12V和5V直流變壓器；1臺濾波器；4個回零限位傳感器；2個感應開關；2個電磁閥；3個電磁繼電器；1個電氣滑環；1個送料編碼器和I個手輪控制器。
[0013]作為對本實用新型所述技術方案的一種改進，硬件控制模塊的控制電路主要包括控制模塊、驅動模塊、輔助模塊以及電源供應模塊；控制模塊中工控機與運動控制卡之間釆用PCI插槽的通訊方式進行通信。
[0014]因此，本實用新型提供的基于數控彎絲機器人的控制系統控制精確、加工效率和加工精度高，并能適應快速反應的制造要求，本實用新型將快速柔性制造理念移植到五金線材行業的制造中，縮短產品設計制造周期，對傳統設備吸納現代制造的理念、提高制造系統快速響應產品變化的能力，以及增加制造系統的柔性和提高機械產品質量均具有十分重要的意義。
【附圖說明】
[0015]下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0016]圖1是本實用新型具體實施例的基于數控彎絲機器人的控制系統的整體結構示意圖；
[0017]圖2是本實用新型具體實施例中數控彎絲機器人的整體結構示意圖；
[0018]圖3是本實用新型具體實施例中送絲機構的結構示意圖；
[0019]圖4是本實用新型具體實施例中彎絲機構的結構示意圖；
[0020]圖5是本實用新型具體實施例中換模機構的結構示意圖；
[0021]圖6是本實用新型具體實施例中切斷機構的結構示意圖；
[0022]圖7是本實用新型具體實施例中轉臂機構的結構示意圖；
[0023]圖8是本實用新型具體實施例中的硬件控制模塊結構示意圖；
[0024]圖9為硬件控制模塊的控制電路的主要元器件；
[0025]圖10是本實用新型具體實施例中運動控制卡與伺服驅動器、直線編碼器間的連線結構示意圖；
[0026]圖11是是本實用新型具體實施例中的硬件控制模塊中的數控系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0028]圖1是本實用新型具體實施例的基于數控彎絲機器人的控制系統的整體結構示意圖，其包括:機械結構模塊和硬件控制模塊，所述機械結構模塊包括送絲機構、彎絲機構、換模機構、切斷機構和轉臂機構，所述送絲機構、彎絲機構、換模機構、切斷機構和轉臂機構協作進行線材輸送、彎曲成形和切斷工作，使得金屬線材多模位彎曲的一次成形，所述硬件控制模塊包括計算機、運動控制卡、伺服驅動器、伺服電機和機床輸入、輸出部分，所述硬件控制模塊以運動控制卡為位置和速度控制核心，以交流伺服電機為運動執行元件，以多個傳感器作為信號檢測與反饋裝置共同組成一個完整的控制系統。
[0029]圖2是本實用新型具體實施例中數控彎絲機器人的整體結構示意圖，如圖2所示，其中送絲結構主要包括送絲電機8和送絲裝置9，用于輸送線材；彎絲機構由折彎電機、彎絲頭16、電滑環以及兩個傳動齒輪構成，用于線材的彎曲成形；換模機構主要包括換模電機3、換模軸、模頭15、模位定位裝置、氣壓缸I和兩個傳動齒輪，用于切換模位，以獲得多種成形半徑的線材零件；切斷機構由剪切電機5、凸輪和杠桿剪切裝置12構成，用于成形線材的剪斷；轉臂機構主要包括第一轉臂電機7、第二轉臂電機6、轉臂圓盤10和轉臂架19，通過兩個電機的配合，可對折彎機構、換模機構和剪切機構進行空間旋轉，實現線材零件的三維成形。
[0030]本實施例中，送絲結構在本機械結構系統中的主要作用為金屬線材的精確輸送。圖3是本實用新型具體實施例中送絲機構的結構示意圖，如圖3所示，送絲機構主要包括包括送絲電機8和與送絲電機8連接的送絲裝置9，送絲裝置9包括送絲主動輪302、與送絲主動輪302平行設置的送絲從動輪303、位于送絲主動輪302和送絲從動輪303之間的導絲塊304、位于送絲從動輪303 —側的壓塊305