申请号：CN201720499744.1

申请日： 2017-05-07

公开（公告）号：CN206779816U

公开（公告）日：2017-12-22

发明人：莫景华

申请（专利权）人：珠海瑞凌焊接自动化有限公司

代理机构：广东朗乾律师事务所

代理人：杨焕军

申请人地址：广东省珠海市香洲区前山工业区华威路611号第一栋第一层

1.三轴非联动伺服变位机的联动控制系统，包括机器人控制器系统、伺服电机和将待加工工件的上下料工位与加工工位的工位切换、以及加工工位自身旋转一定角度实现待加工工件在不同角度分别通过机器人控制器系统的机器人快速加工的三轴非联动伺服变位机，其特征在于：所述三轴非联动伺服变位机上设置有由三个伺服电机分别驱动的第一变位回转轴、第二定位回转轴和第三定位回转轴，第二定位回转轴和第三定位回转轴对称的安装于第一变位回转轴的两侧且第二定位回转轴和第三定位回转轴自身由各自的伺服电机驱动旋转一定角度实现加工工件在不同角度定位，第一变位回转轴在伺服电机的驱动下带动第二定位回转轴和第三定位回转轴同步转动180°并实现第二定位回转轴对应的上下料工位与第三定位回转轴对应的加工工位之间的工位切换；该联动控制系统还包括触摸屏、控制三轴非联动伺服变位机动作的PLC控制器和高速输出模块，所述触摸屏与PLC控制器通讯连接并通过触摸屏对三轴非联动伺服变位机的工作参数进行设置和修改，PLC控制器与高速输出模块通讯连接，在高速输出模块与第一变位回转轴、第二定位回转轴、第三定位回转轴各自对应的伺服电机之间设有分别驱动伺服电机动作的伺服驱动器；所述机器人控制器系统与PLC控制器通讯连接，所述机器人控制器系统发出变位信号给三轴非联动伺服变位机上第一变位回转轴、第二定位回转轴和第三定位回转轴各自对应的伺服电机并将每个伺服电机工位变换到位的到位信号闭环的反馈给所述机器人控制器系统。

2.根据权利要求1所述的三轴非联动伺服变位机的联动控制系统，其特征在于，所述触摸屏与PLC控制器之间采用串行通讯。

3.根据权利要求1所述的三轴非联动伺服变位机的联动控制系统，其特征在于，所述PLC控制器与每个伺服驱动器之间分别采用双绞屏蔽线连接，且PLC控制器与每个伺服驱动器之间的通讯指令采用差模方式控制。

4.根据权利要求1所述的三轴非联动伺服变位机的联动控制系统，其特征在于，所述高速输出模块通过PLC控制器与机器人控制器系统之间采用点对点的通讯。

5.根据权利要求1所述的三轴非联动伺服变位机的联动控制系统，其特征在于，所述第一变位回转轴对应的伺服电机处还设有将上下料工位与加工工位的到位信息反馈至各自的伺服驱动器及PLC控制器的到位检测传感器。

6.根据权利要求1所述的三轴非联动伺服变位机的联动控制系统，其特征在于，所述第二定位回转轴和第三定位回转轴各自对应的伺服电机处还设有检测自身旋转初始位置信号的原点检测传感器。

7.根据权利要求1所述的三轴非联动伺服变位机的联动控制系统，其特征在于，所述PLC控制器和每个伺服驱动器的供电电路上还分别连接有便于滤除各自干扰信号的滤波器。

【技术领域】

 本实用新型涉及辅助自动化生产的设备，尤其涉及一种三轴非联动伺服变位机的联动控制系统。

【背景技术】

 在工件的加工领域，尤其是工件的焊接领域，常用的变位加工方法就是在工件的加工过程中，通过将工件进行变位，能够实现工件的各个面的加工。

 目前，在焊接设备领域用到的平行三轴伺服变位机，多为机器人本身自带的三个外部轴，与机器人系统通讯，在进行工位交换时，可实现三轴联动；这类变位机在进行工位变换时，需要机器人对变位机编程和位置示教，才可实现三轴联动进行工位交换，操作麻烦；而且，由于是机器人自身自带的外部轴，整个设备的采购成本比较高。

【实用新型内容】

 本实用新型针对手动焊机的焊接精度和焊接速度低，操作者的劳动强度大的问题，提供一种采用伺服电机控制，省去了机器人编写工位交换程序，结构简单、简化加工流程，提高工件的加工效率，重复定位精度能满足工位交换和焊接要求，易于操作、成本低、生产效率高的三轴非联动伺服变位机的联动控制系统。

 为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案是：

 三轴非联动伺服变位机的联动控制系统，包括机器人控制器系统、伺服电机和将待加工工件的上下料工位与加工工位的工位切换、以及加工工位自身旋转一定角度实现待加工工件在不同角度分别通过机器人控制器系统的机器人快速加工的三轴非联动伺服变位机，所述三轴非联动伺服变位机上设置有由三个伺服电机分别驱动的第一变位回转轴、第二定位回转轴和第三定位回转轴，第二定位回转轴和第三定位回转轴对称的安装于第一变位回转轴的两侧且第二定位回转轴和第三定位回转轴自身由各自的伺服电机驱动旋转一定角度实现加工工件在不同角度定位，第一变位回转轴在伺服电机的驱动下带动第二定位回转轴和第三定位回转轴同步转动180°并实现第二定位回转轴对应的上下料工位与第三定位回转轴对应的加工工位之间的工位切换；该联动控制系统还包括触摸屏、控制三轴非联动伺服变位机动作的PLC控制器和高速输出模块，所述触摸屏与PLC控制器通讯连接并通过触摸屏对三轴非联动伺服变位机的工作参数进行设置和修改，PLC控制器与高速输出模块通讯连接，在高速输出模块与第一变位回转轴、第二定位回转轴、第三定位回转轴各自对应的伺服电机之间设有分别驱动伺服电机动作的伺服驱动器；所述机器人控制器系统与PLC控制器通讯连接，所述机器人控制器系统发出变位信号给三轴非联动伺服变位机上第一变位回转轴、第二定位回转轴和第三定位回转轴各自对应的伺服电机并将每个伺服电机工位变换到位的到位信号闭环的反馈给所述机器人控制器系统。

 优选地，所述触摸屏与PLC控制器之间采用串行通讯。

 优选地，所述PLC控制器与每个伺服驱动器之间分别采用双绞屏蔽线连接，且PLC控制器与每个伺服驱动器之间的通讯指令采用差模方式控制。

 优选地，所述高速输出模块通过PLC控制器与机器人控制器系统之间采用点对点的通讯。

 优选地，所述第一变位回转轴对应的伺服电机处还设有将上下料工位与加工工位的到位信息反馈至各自的伺服驱动器及PLC控制器的到位检测传感器。

 优选地，所述第二定位回转轴和第三定位回转轴各自对应的伺服电机处还设有检测自身旋转初始位置信号的原点检测传感器。

 优选地，所述PLC控制器和每个伺服驱动器的供电电路上还分别连接有便于滤除各自干扰信号的滤波器。

 本实用新型的有益效果是：

 本实用新型可与不同品牌的机器人、不同功能的机器人控制系统进行通讯，组成机器人焊接工作站、或机器人搬运工作站、或机器人打磨工作站，可与通用自动化设备联机，组成双工位交换，两轴进行多角度变位的通用工作站。

 特别是该联动控制系统应用于机器人的自动化焊接生产线上时，焊接工件在上下料工位与焊接工位之间的自动交换变位，同时焊接工件的两面快速焊接和上下料的便捷更换；同时，该联动控制系统的硬件组成中采用通用的伺服电机作为驱动单元，控制三个独立的转轴进行翻转和工位变换，整个控制系统只有在工位变换时，三轴才进行联动，其他的工作状态为各自独立工作，互不干涉；且整过联动过程中，无论各轴所处任何位置，在给出变位信号，且变位机转动条件满足的情况下，三轴变位自动完成交换工位，采用这样的联动控制系统有效的保证设备所占用的空间为最小。

 工作时，转动速度由三轴非联动伺服变位机的第一变位回转轴的速度决定，工位变换速度的快慢，只需更改第一变位回转轴速度即可，其他两个变位轴速度跟着变化；另外，为了确保平行三个转轴在变位过程中始终保持平行，PLC控制器中设有可更改速度比例的系数，通过触摸屏调整该系数大小即可。

 同时，由于本实用新型提供的三轴非联动伺服变位机包括的两个工作面能够在工作台枢转时，分别在枢转方向上支撑工件相邻的两个面，因此可以在不设置或少设置夹具或定位的情况下，完成对工件的变位加工；从而通过变位的联动控制系统，进行工位转换时，只需给出工位交换信号，三轴非联动伺服变位机自动进行变位，在进行变位过程中，第一变位回转轴、第二定位回转轴和第三定位回转轴对应的三个轴同时动作，且速度为同步，保证三个轴在变位过程中始终保持平行，工位变换到位时，系统给出到位信号给机器人控制器系统，使整个控制系统形成闭环控制，能够简化流程，实现工件的高效生产，特别适用于工程机械中的大型工件的高效批量生产；因此，相比现有的机器人三轴联动外部轴操作简单，该联动控制系统省去了机器人编写工位交换程序，因采用通用的伺服电机控制，成本较机器人三轴联动外部轴要低很多，重复定位精度能满足工位交换和焊接要求。

【附图说明】

 图1是本实用新型的工作原理图；

 图2是本实用新型的硬件控制原理图；

 图3是本实用新型的主电路原理图；

 图4是本实用新型的伺服驱动器原理图；

 图5是本实用新型的高速输出模块原理图。

 以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

【具体实施方式】

 三轴非联动伺服变位机的联动控制系统，应用于机器人的自动化焊接生产线上，如图1和图2所示，包括机器人控制器系统1、三个伺服电机2和将待加工工件的上下料工位(如图2中所示的A变位)与焊接工位(如图2中所示的B变位)的工位切换、以及加工工位自身旋转一定角度实现待加工工件在不同角度分别通过机器人控制器系统1的机器人快速加工的三轴非联动伺服变位机3，该三轴非联动伺服变位机3上设置有由三个伺服电机2分别驱动的第一变位回转轴30、第二定位回转轴31和第三定位回转轴32，第二定位回转轴31和第三定位回转轴32对称的安装于第一变位回转轴30的两侧且第二定位回转轴31和第三定位回转轴32自身由各自的伺服电机2驱动旋转180°实现焊接工件的正反面定位，第一变位回转轴30在伺服电机2的驱动下带动第二定位回转轴31和第三定位回转轴32同步转动180°并实现第二定位回转轴31对应的上下料工位(如图2中所示的A变位)与第三定位回转轴32对应的焊接工位(如图2中所示的B变位)之间的工位切换。

 继续如图1、图2和图5所示，该联动控制系统还包括触摸屏4、控制三轴非联动伺服变位机3动作的PLC控制器5和高速输出模块6，触摸屏与PLC控制器之间采用串行通讯连接并通过触摸屏4对三轴非联动伺服变位机3的工作参数进行设置和修改，其中，触摸屏4对三轴非联动伺服变位机3中三轴变位的常用控制参数采用不同的画面进行编写，保证其独立设置，互不干涉，且所有关键参数都可在屏上设置和修改，同时系统具有断电记忆功能，所有参数一经修改，自动保存于系统中；同时，变位的转动条件设有查询画面，画面中显示变位所要进行变位的转动条件。

 如图1和图4所示，PLC控制器5与高速输出模块6通讯连接，在高速输出模块6与第一变位回转轴、第二定位回转轴、第三定位回转轴各自对应的伺服电机2之间设有分别驱动伺服电机动作的伺服驱动器7；机器人控制器系统1与PLC控制器5通讯连接，在机器人控制器系统发出变位信号给三轴非联动伺服变位机上第一变位回转轴、第二定位回转轴和第三定位回转轴各自对应的伺服电机2并将每个伺服电机2工位变换到位的到位信号闭环的反馈给机器人控制器系统1。其中，PLC控制器5与每个伺服驱动器7之间分别采用双绞屏蔽线连接，且PLC控制器5与每个伺服驱动器7之间的通讯指令采用差模方式控制；高速输出模块6通过PLC控制器5与机器人控制器系统1之间采用点对点的通讯。如图3所示，PLC控制器5和每个伺服驱动器7的供电电路上还分别连接有便于滤除各自干扰信号的滤波器8，对应的控制电柜在布线严格采用强电与弱电分离布线原则，确保弱电控制部份不受到强电干扰。

 另外，如图1和图2所示，第一变位回转轴30对应的伺服电机2处还设有将上下料工位与焊接工位的到位信息反馈至各自的伺服驱动器7及PLC控制器5的到位检测传感器(图中未示)，第二定位回转轴31和第三定位回转轴32各自对应的伺服电机2处还设有检测自身旋转初始位置信号的原点检测传感器(图中未示)。

 使用时，该联动控制系统与现有技术相比：现有的机器人自带外部轴三轴联动的伺服变位所用的伺服电机，驱动器为机器人专用，其价格比市场上销售通用伺服电机要贵很多，而且只能从特定品牌机器人厂家进行采购；该联动控制系统变位机采用的所有伺服电机和驱动器为市场上销售的通用伺服电机及驱动器，价格相对机器人专用伺服电机及驱动器要便宜很多；且该联动控制系统采用传统可编程PLC控制器、触摸屏和高速输出模块组成的独立控制系统，只需要与机器人控制系统采用传统点对点方式进行通讯即可，其价格相对机器人专用控制系统要便宜很多。

 其次，在操作方面：现有机器人控制系统的三轴伺服变位机在进行工位变换时，要实现三轴联动要编写机器人程序，对变位过程的位置点要进行示教，操作步骤相对复杂；该联动控制系统的三轴非联动伺服变位机的操作简单，机器人只需给出工位交换启动信号，变位机自动进行工位交换，在进行变位过程中，三个轴同时动作，且速度为同步，保证三个轴在变位过程中始终保持平行，工位变换到位时，系统给出到位信号给机器人控制系统的机器人，使整个控制系统形成闭环控制。且变工位交换的速度与机器人联动的三轴变位效果一样，定位精度能够有效满足焊接要求。

 以上所述实施例只是为本实用新型的较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，凡依本实用新型之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围内。