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一种大抛光机的控制系统

发明公布  在审
申请(专利)号:CN201910125504.9国省代码:上海 31
申请(专利权)人:上海爱仕达机器人有限公司
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摘要:
本发明公开了一种大抛光机的控制系统,包括控制电路板、触摸屏、第一驱动器、第二驱动器、第一马达、第二马达、第一编码器、第二编码器、第一限位开关、第二限位开关、称重传感器、信号放大器、磨料喷枪和机器人。本发明的大抛光机的控制系统,可以通过控制两个马达的同向差速来实时调节抛光轮托架的浮动方向和浮动量,满足工件与抛光轮接触力的实时性调节,保证打磨抛光过程中的恒力性,满足对金属表面高要求抛光处理的机器人自动抛光应用场合。

主权项:
1.一种大抛光机的控制系统,其特征在于,包括控制电路板、触摸屏、第一驱动器、第二驱动器、第一马达、第二马达、第一编码器、第二编码器、第一限位开关、第二限位开关、称重传感器、信号放大器、磨料喷枪和机器人,其中:所述触摸屏内设置有控制器,所述触摸屏上设置有紧急制动按钮、阻力设置按钮、转速设置按钮、磨料喷枪设置按钮和机器人工件控制按钮;所述控制器分别与所述磨料喷枪和机器人相连;所述控制电路板的信号出口、第一驱动器、第一马达、第一编码器和控制电路板的信号进口依次相连;所述控制电路板的信号出口、第二驱动器、第二马达、第二编码器和控制电路板的信号进口依次相连;所述第一限位开关和第二限位开关分别与所述控制电路板相连;所述称重传感器、信号放大器和控制电路板依次相连;所述控制电路板通过RS232接口与所述控制器相连。


说明书

一种大抛光机的控制系统

技术领域

本发明涉及一种大抛光机的控制系统。

背景技术

目前,国内机器人集成在金属抛光领域的应用少之又少,除了由于金属表面抛光
对工艺要求的高,技术壁垒高之外,最主要的原因是国内还未有相关公司研发出应用于机
器人系统集成领域的响应速度达到要求的“主动式恒力式抛光机”,国内市面上的大抛光机
(耗材直径为1米)多为“非浮动”或者“被动式浮动”的抛光机,无论是“非浮动式”还是“被动
式浮动”的大抛光机,其应用场景为机器人夹持工件到大抛光机工位进行抛光工作,机器人
针对每个工件的轨迹编程是固定的,当工件与耗材抛光接触时,二者的接触力会随工件的
尺寸偏差或者抛光轮的磨损而变化,则导致工件在抛光处理的过程中无法保证与耗材的接
触力恒定,无法保证工件的抛光一致性和表面的粗糙度要求,尤其针对需要达到镜面抛光
效果的工件,比如复杂曲面的高端水暖器件、航空领域的叶片、汽车领域的保险杠等工件的
抛光,更是无法满足要求,故国内高端行业的抛光,基本上还是由人工抛光来作业,而人工
抛光,由于抛光工个体的差异,且即使是同一个工人也无法保证抛光轨迹的一致性,所以,
人工抛光的一致性和精度以及抛光的效果都很难达到高端产品的要求,要花费大量的人力
去返修,耗时耗力。

国内也偶有公司打着“主动恒力抛光机”的招牌,具体实现形式归纳为3种方式,①
通过机器人手臂在抛光过程中各个轴反馈的电流值,来计算抛光接触力的情况,从而调节
机器人的轨迹,此种方式理论上可进行抛光过程中的粗调节,但是实际由于机器人抛光过
程中的对效率要求较高,此种方式是无法满足抛光恒力调节的实时性要求;②与第一种方
式一样,同样是检测电流的值,但是检测的数据来源于抛光机而不是机器人,通过检测驱动
抛光机布轮转动的主轴的电流值,找出相应的比例关系,从而间接测算出布轮的直径和布
轮抛光接触力,以此来调节机器人的轨迹,此种方和第一种方式相比,其实时性要更差,因
为最终的执行力调节的机构是机器人,大抛光机的反馈值传送给机器人,机器人再去调节
自身轨迹,控制滞后现象严重,更加无法满足实时调节的恒力要求;③利用线性伺服气缸和
力传感器来设计的主动式抛光机,虽然也是闭环反馈结构,但是由于PLC的运算速度有限,
与其它两种方式一样,无法满足抛光恒力调节的实时性要求。

在国内,无论“非浮动”还是“被动式浮动”抑或是“主动式浮动”的抛光机,都无法
满足对金属表面高要求抛光处理的机器人自动抛光应用场合,因为耗材与工件接触抛光的
过程中,无法保证工件的变形或者工件本身的尺寸偏差导致的抛光接触力的一致性,从而
无法满足抛光效果的一致性和光滑度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷,提供一种大抛光机的控制系统,可以通过
控制两个马达的同向差速来实时调节抛光轮托架的浮动方向和浮动量,满足工件与抛光轮
接触力的实时性调节,保证打磨抛光过程中的恒力性,满足对金属表面高要求抛光处理的
机器人自动抛光应用场合。

实现上述目的的技术方案是:一种大抛光机的控制系统,包括控制电路板、触摸
屏、第一驱动器、第二驱动器、第一马达、第二马达、第一编码器、第二编码器、第一限位开
关、第二限位开关、称重传感器、信号放大器、磨料喷枪和机器人,其中:

所述触摸屏内设置有控制器,所述触摸屏上设置有紧急制动按钮、阻力设置按钮、
转速设置按钮、磨料喷枪设置按钮和机器人工件控制按钮;

所述控制器分别与所述磨料喷枪和机器人相连;

所述控制电路板的信号出口、第一驱动器、第一马达、第一编码器和控制电路板的
信号进口依次相连;

所述控制电路板的信号出口、第二驱动器、第二马达、第二编码器和控制电路板的
信号进口依次相连;

所述第一限位开关和第二限位开关分别与所述控制电路板相连;

所述称重传感器、信号放大器和控制电路板依次相连;

所述控制电路板通过RS232接口与所述控制器相连。

上述的一种大抛光机的控制系统,其中,所述第一马达和第二马达分别采用直流
无刷电机。

上述的一种大抛光机的控制系统,其中,所述控制器采用PLC。

上述的一种大抛光机的控制系统,其中,所述第一马达和第二马达通过同步带相
连,所述同步带呈十字状,所述同步带纵向设置,所述称重传感器设置在力矩传动板上,所
述力矩传动板上均布有四个惰轮,所述四个惰轮一一对应地位于所述同步带的四个转角
处,所述第一马达的电机轴和第二马达的电机轴一一对应地通过轴承与所述同步带的上下
端相连,所述同步带的左右端之间设置有滑台,所述滑台上可前后移动地设置有抛光轮托
架,所述抛光轮托架的一端横向设置有抛光轮装配轴,所述抛光轮装配轴上设置有抛光轮。

上述的一种大抛光机的控制系统,其中,所述第一马达和第二马达通过所述同步
带连接在一起,所述同步带通过安装在所述力矩传动板上的四个惰轮进行传动。

本发明的大抛光机的控制系统,可以通过控制两个马达的同向差速来实时调节抛
光轮托架的浮动方向和浮动量,满足工件与抛光轮接触力的实时性调节,保证打磨抛光过
程中的恒力性,满足对金属表面高要求抛光处理的机器人自动抛光应用场合。

附图说明

图1为本发明的大抛光机的控制系统的结构图;

图2为本发明的大抛光机的控制系统的第一马达和第二马达的安装示意图(侧视
图)。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图对
其具体实施方式进行详细地说明:

请参阅图1,本发明的最佳实施例,一种大抛光机的控制系统,包括控制电路板1、
触摸屏2、第一驱动器31、第二驱动器32、第一马达41、第二马达42、第一编码器51、第二编码
器52、第一限位开关61、第二限位开关62、称重传感器7、信号放大器8、磨料喷枪9和机器人
10。

触摸屏2内设置有控制器21,触摸屏2上设置有紧急制动按钮22、阻力设置按钮23、
转速设置按钮24、磨料喷枪设置按钮25和机器人工件控制按钮26。

控制器21分别与磨料喷枪9和机器人10相连。

控制电路板1的信号出口、第一驱动器31、第一马达41、第一编码器51和控制电路
板1的信号进口依次相连;控制电路板1的信号出口、第二驱动器32、第二马达42、第二编码
器52和控制电路板1的信号进口依次相连;第一限位开关61和第二限位开关62分别与控制
电路板1相连;称重传感器7、信号放大器8和控制电路板1依次相连;控制电路板1通过RS232
接口与控制器21相连。

第一马达41和第二马达42分别采用直流无刷电机。控制器21采用PLC。磨料喷枪9
采用抛光喷蜡枪。

请参阅图2,第一马达41和第二马达42通过同步带43相连,同步带43呈十字状,同
步带43纵向设置,称重传感器7设置在力矩传动板44上,力矩传动板44上均布有四个惰轮
45,四个惰轮45一一对应地位于同步带43的四个转角处,第一马达41的电机轴和第二马达
42的电机轴一一对应地通过轴承与同步带43的上下端相连,同步带43的左右端之间设置有
滑台46,滑台46上可前后移动地设置有抛光轮托架,抛光轮托架的一端横向设置有抛光轮
装配轴,抛光轮装配轴上设置有抛光轮11。

第一马达41和第二马达42通过同步带43连接在一起,同步带43通过安装在力矩传
动板44上的四个惰轮45进行传动。

本发明的大抛光机的控制系统,紧急制动按钮22用于大抛光机的紧急制动;阻力
设置按钮23用于设置抛光轮与工件的接触力值;转速设置按钮24用于设置抛光轮的转速;
磨料喷枪设置按钮25用于设置磨料喷枪9的喷蜡间隔时间;机器人工件控制按钮26用于控
制机器人10夹持工件到抛光轮处进行打磨抛光工作。

在使用时,当第一马达41和第二马达42以相同的方向和相同的转速旋转时,同步
带43传送的是两个马达力矩之和给抛光轮11,但是抛光轮不浮动,抛光轮11将会按着触摸
屏2上设置的转速进行旋转,由机器人10夹持工件到抛光轮11处进行打磨抛光工作,磨料喷
枪9会根据在触摸屏1上设定的喷蜡间隔时间来进行喷蜡工作;打磨抛光过程中,抛光轮与
工件的接触力要实时保持与触摸屏上设定的接触力值一致,一致性的保证通过以下流程:
首先力矩传动板44实时反馈抛光轮与工件之间的实时接触力值;称重传感器7实时测量抛
光轮与工件之间的实时接触力值,并将该实时接触力值发送给信号放大器8,信号放大器8
对实时接触力值进行数据采集放大后发送给控制电路板1,控制电路板1通过控制算法实时
调整各马达的转速,并把各马达的转速发送给相应的驱动器,第一驱动器31和第二驱动器
32驱动相应的马达旋转,并且第一马达41和第二马达42的实际转速通过相应的编码器传送
给控制电路板1,两个马达的差速会使抛光轮处于一个前后浮动的状态,抛光轮的前后浮动
量由抛光轮与工件之间的接触力决定,而抛光轮与工件之间的接触力由两个马达的力矩之
差决定。

综上所述,本发明的大抛光机的控制系统,可以通过控制两个马达的同向差速来
实时调节抛光轮托架的浮动方向和浮动量,满足工件与抛光轮接触力...

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图1
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