冲床生产线自动控制装置技术领域
本发明涉及冲压成型设备技术领域，尤其是一种冲床生产线自动控制装置。
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，目前亟待开发一种冲床生产线自动控制装置。
发明内容
为了克服现有的上述的不足，本发明提供了一种冲床生产线自动控制装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种冲床生产线自动控制装置，包括控制器、冲压机构和控制机构，控制器的信号输出端与冲压机构和控制机构的信号输入端电连接，冲压机构与控制机构分成两排，相对设置，第一排为冲压机构，冲压机构依次排列设置有上料机、第一冲床、翻转台、第二冲床、第三冲床、第四冲床和收料架，第二排为控制机构，控制机构包括六台机械手，依次排列设置有第一机械手、第二机械手、第三机械手、第四机械手、第五机械手和第六机械手，控制机构的输入输出信号控制端通过M/II总线与控制器电性连接，冲压机构的输入输出信号控制端与控制器的I/O接口电性连接。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括机械手包括支架、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，下板设于支架的下方，上板设于下板上，底部旋转机构设于上板的上方并与上板固定连接，机身上下移动机构设于底部旋转机构上方并与底部旋转机构固定连接，大臂水平移动机构与机身上下移动机构的侧面固定连接，小臂转动机构与大臂水平移动机构固定连接，手抓机构设于小臂转动机构上，支架下方设有重型脚杯。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括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，底座电机架上设有底座旋转伺服电机和底座减速机，底座旋转伺服电机和底座减速机通过感应环与底座联轴器传动连接，底座联轴器通过第一底座轴承与固定架的下端连接，固定架的下端依次设有第二底座轴承和第三底座轴承，第三底座轴承上设有底座轴。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括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，机身伺服电机的输出轴与机身联轴器、机身丝杠和机身丝杠螺母传动连接，机身丝杠螺母与机身螺母板、机身支撑条、机身缓冲套相互固定连接，并可以沿两侧的机身导轨移动，机身丝杠通过两端的轴承内圈固定连接，轴承外圈分别与机身上板、机身下板固定连接。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括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，大臂水平移动机构通过大臂安装板与机身上下移动机构固定连接，大臂安装板通过大臂连接板与大臂底板固定连接，大臂主动轮、大臂同步带和大臂从动轮传动连接，大臂底板上设有大臂丝杠固定侧支撑座和大臂丝杠支持侧支撑座，大臂丝杠固定侧支撑座和大臂丝杠支持侧支撑座间固定大臂转动丝杠，大臂丝杠固定侧支撑座通过大臂缓冲垫和大臂丝杠螺母固定大臂转动丝杠的一端，大臂丝杠螺母上设有大臂螺母板，大臂底板上还通过大臂加强板滑动连接大臂滑块架，大臂伺服电机通过控制大臂主动轮、大臂同步带和大臂从动轮控制大臂转动丝杠相对移动。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括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，小臂底板上设有小臂导轨，小臂转动机构通过小臂连接架与大臂水平移动机构相对固定连接，小臂电机板设有小臂减速机和小臂伺服电机，第一小臂同步轮、小臂同步带和第二小臂同步轮传动连接，小臂减速机和小臂伺服电机通过第一小臂同步轮、小臂同步带、第二小臂同步轮控制小臂滑块板在小臂导轨上滑动。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括手抓机构包括手抓风琴吸盘、手抓吸盘座、手抓支臂、手抓轴、手抓轴承座、手抓定位套、手抓支臂板、手抓轴承和手抓轴用卡环，手抓机构设于小臂转动机构上，并通过手抓轴与小臂转动机构固定连接，手抓轴下方设有手抓轴承座，并通过手抓轴用卡环、手抓轴承座与手抓轴承传动连接，手抓轴承通过手抓定位套与手抓支臂固定连接，手抓支臂的下地面设有手抓支臂板，手抓支臂的两端分别设有一个手抓风琴吸盘，并通过手抓吸盘座将手抓风琴吸盘固定在手抓支臂上。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括控制器为MP2300控制器，内置基本伺服模块、扩展伺服模块、I/O接口电路和以太网接口电路，且所述控制器还连接有显示模块、交换机和PC机，显示模块和PC机通过所述交换机与控制器电性连接。
一种冲床生产线自动控制装置的控制方法，包括如下步骤：
S1、初始化检查，对控制装置进行系统初始化和状态检查，查看是否存在异常，存在异常，进入报警程序，不存在异常，进入步骤S2；
S2、选择工作模式，选择手动控制模式或自动控制模式，完成零点复归；
S3、选择手动控制模式，选择点动操作、定长运动操作或单轴手动回零点操作；
S4、选择自动控制模式，控制装置自动判断是否零点复归，若没有完成，则执行零点复归，若完成，系统选择单机单步、单机单周期、单机连续或整线连续，并执行对应操作。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括如下步骤：
D1、初始化检查，对控制装置进行系统初始化和状态检查，检查冲床、翻转台和机械手的初位置和负压等初始状态是否正常；
D2、判断是否从第一工位开始，若从第一工位开始，进入步骤D3，若没有，设置开始工位序号；
D3、启动该工位，进入下一步；
D4、自动检查当前工位运行条件是否满足运行需求，若不满足，系统自动进入等待状态并自检，若满足运行需求，进入下一步；
D5、执行该工位操作，完成后，自动启动下一工位；
D6、自动检查判断工件是否异常落下，若没有，返回步骤D1，继续进入下一周期操作，若存在工件异常落下，进入暂停步骤D7；
D7、暂停后，由人工检查工件是否正常，若不正常，产品废弃，并设置产品已废弃状态信息，若正常，人工将工件放入下一工位，并设置工件放入正常，停止暂停，返回步骤D1，进行下一周期操作。
本发明的有益效果是，基于一个控制器的多个机械手、冲床、翻转台的集中式控制，通过简单的站号设置，控制器即可对不同的设备实施独立的控制，基于M/II高速总线的脉冲发送，可使机械手达到8秒/次左右的动作节拍，且机械手可旋转、左右移动和上下移动，满足冲床生产线收取冲压物件的需求，控制器内置以太网接口电路，通过网络通信方式，便于冲压冰箱压缩机支撑板融入更广泛的柔性制造系统和物联网系统，实现远程操控。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是发明的整机结构示意图。
图2是发明的冲压机构和控制机构相对设置示意图。
图3是发明的机械手结构主视图。
图4是发明的机械手结构左视图。
图5是发明的机械手结构俯视图。
图6是发明的底座旋转机构主视图。
图7是发明的底座旋转机构侧视图。
图8是发明的机身上下移动机构主视图。
图9是发明的机身上下移动机构侧视图。
图10是发明的机身上下移动机构俯视图。
图11是发明的大臂水平移动机构主视图。
图12是发明的大臂水平移动机构侧视图。
图13是发明的大臂水平移动机构俯视图。
图14是发明的小臂转动机构主视图。
图15是发明的小臂转动机构侧视图。
图16是发明的小臂转动机构俯视图。
图17是发明的手抓机构主视图。
图18是发明的手抓机构俯视图。
图19是发明的一种控制方法的控制流程图。
图20是发明的另一种连续运行控制的控制方法的控制流程图。
图中1.重型脚杯，2.下板，3.支架，4.上板，5.真空泵，6.底部旋转机构，7.机身上下移动机构，8.大臂水平移动机构，9.小臂转动机构，10.手抓机构，11.底座旋转伺服电机，12.底座减速机，13.底座电机架，14.感应环，15.底座联轴器，16.定位套，17.密封套，18.第一毛毡油圈，19.密封套，20.第一底座轴承，21.固定架，22.第二底座轴承，23.第三底座轴承，24.缓冲套，25.第一毛毡油圈，26.底座轴，27.机身伺服电机，28.机身电机板，29.机身连接板，30.机身联轴器，31.机身丝杠固定侧支撑座，32.机身丝杠，33.机身上板，34.机身导轨板，35.机身丝杠螺母，36.机身螺母板，37.机身支撑条，38.机身缓冲套，39.机身导轨，40.机身丝杠支持侧支撑座，41.机身侧板，42.机身下板，43.机身止转板，44.大臂安装板，45.大臂连接板，46.大臂电机板，47.大臂主动轮，48.大臂同步带，49.大臂从动轮，50.大臂伺服电机，51.大臂丝杠固定侧支撑座，52.大臂缓冲垫，53.大臂转动丝杠，54.大臂丝杠螺母，55.大臂螺母板，56.大臂底板，57.大臂丝杠支持侧支撑座，58.大臂滑块架，59.大臂加强板，60.小臂底板，61.小臂连接架，62.小臂电机板，63.小臂感应套，64.第一小臂同步轮，65.小臂减速机，66.小臂伺服电机，67.小臂同步带，68.小臂导轨，69.小臂滑块板，70.第二小臂同步轮，71.手抓风琴吸盘，72.手抓吸盘座，73.手抓支臂，74.手爪轴，75.手爪轴承座，76.手抓定位套，77.手爪支臂板，78.手爪轴承，79.手爪轴用卡环。
具体实施方式
如图1~20所示，一种冲床生产线自动控制装置，包括控制器、冲压机构和控制机构，控制器的信号输出端与冲压机构和控制机构的信号输入端电连接，冲压机构与控制机构分成两排，相对设置，第一排为冲压机构，冲压机构依次排列设置有上料机、第一冲床、翻转台、第二冲床、第三冲床、第四冲床和收料架，第二排为控制机构，控制机构包括六台机械手，依次排列设置有第一机械手、第二机械手、第三机械手、第四机械手、第五机械手和第六机械手，控制机构的输入输出信号控制端通过M/II总线与控制器电性连接，冲压机构的输入输出信号控制端与控制器的I/O接口电性连接，机械手包括支架3、下板2、上板4、真空泵5、底部旋转机构6、机身上下移动机构7、大臂水平移动机构8、小臂转动机构9和手抓机构10，下板2设于支架3的下方，上板4设于下板2上，底部旋转机构6设于上板4的上方并与上板4固定连接，机身上下移动机构7设于底部旋转机构6上方并与底部旋转机构6固定连接，大臂水平移动机构8与机身上下移动机构7的侧面固定连接，小臂转动机构9与大臂水平移动机构8固定连接，手抓机构10设于小臂转动机构9上，支架3下方设有重型脚杯1，用于支撑支架3。底部旋转机构6包括底座旋转伺服电机11、底座减速机12、底座电机架13、感应环14、底座联轴器15、定位套16、密封套17、第一毛毡油圈18、密封套19、第一底座轴承20、固定架21、第二底座轴承22、第三底座轴承23、缓冲套24、第一毛毡油圈25和底座轴26，底座电机架13上设有底座旋转伺服电机11和底座减速机12，底座旋转伺服电机11和底座减速机12通过感应环14与底座联轴器15传动连接，底座联轴器15通过第一底座轴承20与固定架21的下端连接，固定架21的下端依次设有第二底座轴承22和第三底座轴承23，第三底座轴承23上设有底座轴26，机身上下移动机构7包括机身伺服电机27、机身电机板28、机身连接板29、机身联轴器30、机身丝杠固定侧支撑座31、机身丝杠32、机身上板33、机身导轨板34、机身丝杠螺母35、机身螺母板36、机身支撑条37、机身缓冲套38、机身导轨39、机身丝杠支持侧支撑座40、机身侧板41、机身下板42和机身止转板43，机身伺服电机27的输出轴与机身联轴器30、机身丝杠32和机身丝杠螺母35传动连接，机身丝杠螺母35与机身螺母板36、机身支撑条37、机身缓冲套38相互固定连接，并可以沿两侧的机身导轨移动，机身丝杠32通过两端的轴承内圈固定连接，轴承外圈分别与机身上板33、机身下板42固定连接，大臂水平移动机构8包括大臂安装板44、大臂连接板45、大臂电机板46、大臂主动轮47、大臂同步带48、大臂从动轮49、大臂伺服电机50、大臂丝杠固定侧支撑座51、大臂缓冲垫52、大臂转动丝杠53、大臂丝杠螺母54、大臂螺母板55、大臂底板56、大臂丝杠支持侧支撑座57、大臂滑块架58和大臂加强板59，大臂水平移动机构8通过大臂安装板44与机身上下移动机构7固定连接，大臂安装板44通过大臂连接板45与大臂底板56固定连接，大臂主动轮47、大臂同步带48和大臂从动轮49传动连接，大臂底板56上设有大臂丝杠固定侧支撑座51和大臂丝杠支持侧支撑座57，大臂丝杠固定侧支撑座51和大臂丝杠支持侧支撑座57间固定大臂转动丝杠53，大臂丝杠固定侧支撑座51通过大臂缓冲垫52和大臂丝杠螺母54固定大臂转动丝杠53的一端，大臂丝杠螺母54上设有大臂螺母板55，大臂底板56上还通过大臂加强板59滑动连接大臂滑块架58，大臂伺服电机50通过控制大臂主动轮47、大臂同步带48和大臂从动轮49控制大臂转动丝杠53相对移动，小臂转动机构9包括小臂底板60、小臂连接架61、小臂电机板62、小臂感应套63、第一小臂同步轮64、小臂减速机65、小臂伺服电机66、小臂同步带67、小臂导轨68、小臂滑块板69和第二小臂同步轮70，小臂底板60上设有小臂导轨68，小臂转动机构9通过小臂连接架61与大臂水平移动机构8相对固定连接，小臂电机板62设有小臂减速机65和小臂伺服电机66，第一小臂同步轮64、小臂同步带67和第二小臂同步轮70传动连接，小臂减速机65和小臂伺服电机66通过第一小臂同步轮64、小臂同步带67、第二小臂同步轮70控制小臂滑块板69在小臂导轨68上滑动，手抓机构10包括手抓风琴吸盘71、手抓吸盘座72、手抓支臂73、手抓轴74、手抓轴承座75、手抓定位套76、手抓支臂板77、手抓轴承78和手抓轴用卡环79，手抓机构10设于小臂转动机构9上，并通过手抓轴74与小臂转动机构9固定连接，手抓轴74下方设有手抓轴承座75，并通过手抓轴用卡环79、手抓轴承座75与手抓轴承78传动连接，手抓轴承78通过手抓定位套76与手抓支臂73固定连接，手抓支臂73的下地面设有手抓支臂板77，手抓支臂73的两端分别设有一个手抓风琴吸盘71，并通过手抓吸盘座72将手抓风琴吸盘71固定在手抓支臂73上，控制器为MP2300控制器，内置基本伺服模块、扩展伺服模块、I/O接口电路和以太网接口电路，且控制器还连接有显示模块、交换机和PC机，显示模块和PC机通过交换机与控制器电性连接。
该装置的一种控制方法包括如下步骤：S1、初始化检查，对控制装置进行系统初始化和状态检查，查看是否存在异常，存在异常，进入报警程序，不存在异常，进入步骤S2；S2、选择工作模式，选择手动控制模式或自动控制模式，完成零点复归；S3、选择手动控制模式，选择点动操作、定长运动操作或单轴手动回零点操作；S4、选择自动控制模式，控制装置自动判断是否零点复归，若没有完成，则执行零点复归，若完成，系统选择单机单步、单机单周期、单机连续或整线连续，并执行对应操作。该装置的另一种控制方法包括如下步骤：D1、初始化检查，对控制装置进行系统初始化和状态检查，检查冲床、翻转台和机械手的初位置和负压等初始状态是否正常；D2、判断是否从第一工位开始，若从第一工位开始，进入步骤D3，若没有，设置开始工位序号；D3、启动该工位，进入下一步；D4、自动检查当前工位运行条件是否满足运行需求，若不满足，系统自动进入等待状态并自检，若满足运行需求，进入下一步；D5、执行该工位操作，完成后，自动启动下一工位；D6、自动检查判断工件是否异常落下，若没有，返回步骤D1，继续进入下一周期操作，若存在工件异常落下，进入暂停步骤D7；D7、暂停后，由人工检查工件是否正常，若不正常，产品废弃，并设置产品已废弃状态信息，若正常，人工将工件放入下一工位，并设置工件放入正常，停止暂停，返回步骤D1，进行下一周期操作。
控制器控制第一机械手将冲压冰箱压缩机支撑板从上料机上取走，并放入第一冲床上冲压；控制器控制第二机械手将冲压冰箱压缩机支撑板从第一冲床上取走，并放入翻转台上；控制器控制第三机械手将冲压冰箱压缩机支撑板从翻转台上取走，并放入第二冲床上；控制器控制第四机械手将冲压冰箱压缩机支撑板从第二冲床上取走，并放入第三冲床上；控制器控制第五机械手将冲压冰箱压缩机支撑板从第三冲床上取走，并放入第四冲床上；控制器控制第六机械手将冲压冰箱压缩机支撑板从第四冲床上取走，并放入收料架上。第一冲床用于拉伸冲压冰箱压缩机支撑板；翻转台用于翻转冲压冰箱压缩机支撑板；第二冲床用于对冲压冰箱压缩机支撑板进行切边冲孔；三冲床用于对冲压冰箱压缩机支撑板进行折弯；第四冲床用于对冲压冰箱压缩机支撑板进行冲压成形。底部旋转机构6控制机身上下移动机构7旋转，以带动大臂水平移动机构8和小臂转动机构9旋转，机身上下移动机构7控制大臂水平移动机构8上下移动，以带动手抓机构10相对上下移动，大臂水平移动机构8和小臂转动机构9控制手抓机构10水平移动，手抓机构10用于抓取物件。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。