多关节步进梁协调联动控制系统的制作方法

1.本发明属于电机技术领域，特别是一种多关节步进梁协调联动控制系统。


背景技术：

2.随着多工位产品锻造市场的逐年扩大，传统人工或者工业机器人完成的产品在模具中的传递不仅效率低下、安全性不够而且使用成本偏高，人员成本设备使用成本均居高不下。此外，现有技术存在精度、可靠性不高等特点，且无法解决业内公认的横梁抖动、失稳等关键问题。因此研发一种可以替代人工及传统工业机器人的系统具有重要意义。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种多关节步进梁协调联动控制系统，替代人工及传统工业机器人，实现多工位压力机各工位之间步进式传递锻件，使得锻件从镦粗、预锻、终锻和切边连续成型。
4.实现本发明目的的技术解决方案为：一种多关节步进梁协调联动控制系统，所述系统包括电源、整流alm、n组伺服驱动器和伺服电机、工业交换机、上位机、plc可编程控制器、profinet网络以及手动操作盒；所述电源连接整流alm，经过整流变换后为系统供电，n个伺服驱动器相串联，并通过profinet网络分别连接对应的伺服电机，交换机作为桥梁将上位机、plc可编程控制器、伺服驱动器置于整个profinet网络中，能够实现手动操作盒手动控制多关节步进梁协调联动与上位机自动控制多关节步进梁协调联动；上位机、手动操作盒向plc可编程控制器发送控制指令，通过伺服驱动器驱动伺服电机同步控制多关节步进梁执行相应的动作。伺服电机通过万向节与横梁相连接，夹取工件实现工件的夹紧、提升、步进、下降、松开、返回等往复循环动作实现产品的搬运。
5.进一步地，所述整流alm还用于将多余动能反馈给电网。
6.进一步地，所述伺服驱动器具备对伺服电机的电流控制、速度控制、位置控制功能。
7.进一步地，所述伺服驱动器还具备对伺服电机的故障信号、模拟信号采集与报警功能。
8.进一步地，在n台伺服电机不处于同步状态时，plc可编程控制器将控制整个系统立即停止。
9.进一步地，所述手动操作盒包括操作模块和指示模块，所述操作模块用于实现点动模式与半自动模式，指示模块用于显示手动操作盒是否处于工作状态；所述点动模式为手动操作盒触发一次，伺服驱动器驱动伺服电机运动一次；所述半自动模式为手动操作盒触发一次，伺服驱动器驱动伺服电机运动一个流程。
10.进一步地，所述手动操作盒包括电源开关、设置于触摸屏上的on/off按钮；打开或关闭电源开关，用于启动或关闭手动操作盒；点击on/off按钮的on按钮，待手动操作盒连接进入系统成功时，on按钮点亮，点击on/off按钮的off按钮，off按钮点亮，手动操作盒退出
系统，切换为上位机的自动模式。
11.进一步地，所述系统还包括处于profinet网络中的同步模块，用于接收plc可编程控制器的控制指令，之后再同步控制各伺服驱动器驱动伺服电机控制多关节步进梁执行相应的动作。
12.本发明与现有技术相比，其显著优点为：
13.(1)突破多自由度连杆式关节规划、柔性多关节运动控制、伺服并联协同控制等关键核心技术，实现了步进式搬运梁高端装备的完全自主研制，技术水平达到国外同类技术产品。
14.(2)首次实现国产步进式搬运梁的研制与实际应用，解决业内公认的横梁抖动、失稳等关键问题。
15.(3)具备承接各类应用步进式搬运梁的智能锻造项目的能力，成功承接某热模锻项目，研制成果首获应用。
16.(4)通过一套控制系统实现度台伺服电机的同步控制并经过alm整流，减少成本与能耗，提高效率。
17.(5)本发明实现自动与手动两种模式的切换，适用产品多。
18.(6)本发明结构简单、操作方便，经济适用，针对不同工况可以操作伺服电到达的位置。
19.下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
20.图1为多关节步进梁协调联动控制系统示意图。
具体实施方式
21.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
22.结合图1，提供了一种多关节步进梁协调联动控制系统，所述系统包括电源1、整流alm 2、n组伺服驱动器3和伺服电机4、工业交换机5、上位机6、plc可编程控制器7、profinet网络8以及手动操作盒9；所述电源1连接整流alm2，经过整流变换后为系统供电，n个伺服驱动器3相串联，并通过profinet网络8分别连接对应的伺服电机4，交换机5作为桥梁将上位机6、plc可编程控制器7、伺服驱动器3置于整个profinet网络8中，能够实现手动操作盒9手动控制多关节步进梁协调联动与上位机6自动控制多关节步进梁协调联动；上位机6、手动操作盒9向plc可编程控制器7发送控制指令，通过伺服驱动器3驱动伺服电机4同步控制多关节步进梁执行相应的动作。
23.这里，优选地，n为10。
24.进一步地，在其中一个实施例中，所述整流alm2还用于将多余动能反馈给电网。
25.进一步地，在其中一个实施例中，所述伺服驱动器3具备对伺服电机的电流控制、速度控制、位置控制功能。
26.进一步地，在其中一个实施例中，所述伺服驱动器3还具备对伺服电机的故障信
号、模拟信号采集与报警功能。
27.进一步地，在其中一个实施例中，在n台伺服电机4不处于同步状态时，plc可编程控制器7将控制整个系统立即停止。
28.进一步地，在其中一个实施例中，所述手动操作盒9包括操作模块和指示模块，所述操作模块用于实现点动模式与半自动模式，指示模块用于显示手动操作盒9是否处于工作状态；所述点动模式为手动操作盒9触发一次，伺服驱动器3驱动伺服电机4运动一次；所述半自动模式为手动操作盒9触发一次，伺服驱动器3驱动伺服电机4运动一个流程。
29.进一步地，在其中一个实施例中，所述手动操作盒9包括电源开关、设置于触摸屏上的on/off按钮；打开或关闭电源开关，用于启动或关闭手动操作盒9；点击on/off按钮的on按钮，待手动操作盒9连接进入系统成功时，on按钮点亮；点击on/off按钮的off按钮，off按钮点亮，手动操作盒9退出系统，切换为上位机6的自动模式。
30.进一步优选地，在其中一个实施例中，所述电源1为380v交流电源，所述整流alm2为整流变换器。
31.进一步地，在其中一个实施例中，所述系统还包括处于profinet网络8中的同步模块，用于接收plc可编程控制器7的控制指令，之后再同步控制各伺服驱动器3驱动伺服电机4控制多关节步进梁执行相应的动作。
32.进一步地，在其中一个实施例中，所述系统还包括与plc可编程控制器(7)相连的两台驱动闭环控制器cu320，每个cu320分别连接n/2台伺服电机4。
33.本发明提出的多关节步进梁协调联动控制系统专门替代人工及传统工业机器人，实现多工位压力机各工位之间步进式传递锻件，使得锻件从镦粗、预锻、终锻和切边连续成型，对锻件成型质量具有很大的提升，同时设备采集热模锻压力机的凸轮控制开关和角度编码器信号对设备运行进行实时控制，有效提升安全措施，通过一套控制系统实现10台伺服电机的同步控制并经过alm整流，减少成本与能耗，提高效率。在十轴伺服电机的同步驱动下具有高精度、高可靠性的特点，关键位置采用万向节连接具有高稳定性及免维护性的特点。突破多自由度连杆式关节规划、柔性多关节运动控制、伺服并联协同控制等关键核心技术，首次实现国产步进式搬运梁的研制与实际应用，解决业内公认的横梁抖动、失稳等关键问题。
34.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。