專利名稱：切割機(jī)器人雙驅(qū)動(dòng)裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切割機(jī)器人雙驅(qū)動(dòng)裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
如今，為適應(yīng)大型板材的切割加工要求，如對(duì)大型船舶的船體鋼板進(jìn)行切割加工， 常需采用軌道式數(shù)控切割機(jī)器人。這種切割機(jī)器人的典型結(jié)構(gòu)是由X方向的電機(jī)驅(qū)動(dòng)位 于門式橫梁上的切割頭(小車)；由安裝于軌道一側(cè)的Z方向的電機(jī)驅(qū)動(dòng)位于軌道上的門 式橫梁(大車)。兩電機(jī)在數(shù)控系統(tǒng)的指揮下聯(lián)動(dòng)，使切割頭實(shí)現(xiàn)加工平面內(nèi)任意的軌跡運(yùn) 動(dòng)，完成切割加工任務(wù)。 對(duì)于這種大車驅(qū)動(dòng)電機(jī)位于軌道一側(cè)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)大車運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)將首先驅(qū)動(dòng)與 電機(jī)同側(cè)軌道上方的機(jī)械部分運(yùn)動(dòng)，使之拖動(dòng)橫梁。由于兩軌道機(jī)械傳動(dòng)鏈中都不可避免 地存在間隙和摩擦阻力等非線性因素，加上運(yùn)動(dòng)中機(jī)械慣量對(duì)橫梁彈性變形的影響，橫梁 移動(dòng)時(shí)位于非驅(qū)動(dòng)側(cè)軌道上方的機(jī)械部分運(yùn)動(dòng)將必然滯后于電機(jī)側(cè)軌道上方機(jī)械部分的 運(yùn)動(dòng)。這種非驅(qū)動(dòng)側(cè)運(yùn)動(dòng)的滯后，在大車作變速運(yùn)動(dòng)時(shí)很容易誘發(fā)非驅(qū)動(dòng)側(cè)軌道上方的機(jī) 械產(chǎn)生振蕩，形成切割軌跡的抖動(dòng)。位于另一側(cè)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)這種振蕩的抑制能力隨 著橫梁跨距的增大而變得十分微弱，振蕩一旦形成，將很難消失，而跨距越大，這種振蕩現(xiàn) 象越容易發(fā)生，對(duì)切割質(zhì)量的影響也將越嚴(yán)重。 因此在實(shí)際運(yùn)行中，為了提高加工質(zhì)量，數(shù)控切割機(jī)器人通常通過對(duì)大車的速度 變化率加以較嚴(yán)格的限制來盡可能避免誘發(fā)振蕩或減小振幅，但這將會(huì)顯著降低系統(tǒng)的加 工效率，同時(shí)對(duì)軌道非驅(qū)動(dòng)側(cè)的機(jī)械精度要求也較高。 參照專利號(hào)為210821056032. 3的專利《用于激光切割機(jī)雙驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)齒輪齒 側(cè)間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)》，它是一種用于激光切割機(jī)的雙驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)齒輪齒側(cè)間隙調(diào)整的機(jī)構(gòu)。 該機(jī)構(gòu)包括橫梁、伺服電機(jī)、減速器、固定在所述的減速器下端并位于安裝孔下端的齒輪、 與所述的齒輪嚙合連接的齒條。此外，還包括減速器座、一對(duì)支頭螺釘和一對(duì)拉螺釘。所 述的減速器通過減速器座插裝在所述的橫梁的安裝通孔中的槽壁上；所述的減速器座相對(duì) 所述的橫梁垂直部的一側(cè)面上開設(shè)一對(duì)螺紋孔，而在所述的橫梁垂直部的端面上對(duì)應(yīng)該螺 紋孔開設(shè)一對(duì)用于拉螺釘穿過的通孔，所述的拉螺釘穿過該通孔后旋接在所述的減速器座 的螺紋孔中；在所述的橫梁垂直部相對(duì)所述的減速器座一側(cè)面的端面上開設(shè)有一對(duì)螺紋通 孔，所述的支頭螺釘旋接并穿過該螺紋通孔后抵頂在所述的減速器座的一側(cè)面上。但是該 裝置只是提到激光切割機(jī)上的伺服電機(jī)齒輪齒側(cè)間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)，而并未完全解決來源于 非驅(qū)動(dòng)側(cè)運(yùn)動(dòng)的滯后和相對(duì)的失控而造成的振蕩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種切割機(jī)器人雙驅(qū)動(dòng)裝置。 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種切割機(jī)器人雙驅(qū)動(dòng)裝置的控制方法。 為達(dá)到上述的一個(gè)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
3
—種切割機(jī)器人雙驅(qū)動(dòng)裝置，該裝置包括右底座導(dǎo)軌、與所述的右底座導(dǎo)軌相平
行的左底座導(dǎo)軌、固定在所述的右底座導(dǎo)軌上的右橫梁支架、固定在所述的左底座導(dǎo)軌上
的左橫梁支架、兩端部分別固定在所述的右橫梁支架與左橫梁支架上的橫梁、PLC控制單
元。所述的左橫梁支架安裝有左伺服電機(jī)，所述的右橫梁支架上安裝有右伺服電機(jī)，所述的
左伺服電機(jī)和右伺服電機(jī)的規(guī)格完全相同，所述的PLC控制單元分別與所述的左伺服電機(jī)
和右伺服電機(jī)相電連接以控制其工作，所述的左伺服電機(jī)上的編碼器單元與所述的PLC控
制單元相電連接，所述的右伺服電機(jī)上的編碼器單元與所述的PLC控制單元相電連接，所
述的左伺服電機(jī)上的編碼器單元將當(dāng)前的碼盤值傳輸給所述的PLC控制單元，所述的右伺
服電機(jī)上的編碼器單元將當(dāng)前的碼盤值傳輸給所述的PLC控制單元，所述的PLC控制單元
將所述的左伺服電機(jī)的碼盤值與所述的右伺服電機(jī)的碼盤值進(jìn)行比較，所述的PLC控制單
元上設(shè)置有報(bào)警器，當(dāng)所述的左伺服電機(jī)的碼盤值與所述的右伺服電機(jī)的碼盤值的差值大
于等于預(yù)存在PLC控制單元內(nèi)的閥值時(shí)，所述的PLC控制單元上的報(bào)警單元開始報(bào)警，所述
的左伺服電機(jī)和右伺服電機(jī)暫停工作，當(dāng)兩者的差值小于預(yù)存在所述的PLC控制單元內(nèi)的
閥值時(shí)，所述的左伺服電機(jī)和右伺服電機(jī)正常工作。 為達(dá)到上述的一個(gè)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 —種切割機(jī)器人雙驅(qū)動(dòng)裝置的控制方法，包括以下步驟 步驟一、將所述的切割機(jī)器人雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行初始化配置，使得所述的左伺服電 機(jī)與右伺服電機(jī)的雙驅(qū)位置偏差為零； 步驟二、將所述的左伺服電機(jī)的編碼器單元上當(dāng)前的碼盤值傳輸給所述的PLC控
制單元，與此同時(shí)也將所述的右伺服電機(jī)的編碼器單元上當(dāng)前的碼盤值傳輸給所述的PLC
控制單元，所述的PLC控制單元將所述的左伺服電機(jī)的碼盤值與所述的右伺服電機(jī)的碼盤
值進(jìn)行比較；當(dāng)兩個(gè)碼盤值的差值大于等于閥值時(shí)，所述的PLC控制單元上的報(bào)警器開始
報(bào)警，并且停止驅(qū)動(dòng)所述的左伺服電機(jī)與所述的右伺服電機(jī)工作；當(dāng)兩個(gè)碼盤值的差值小
于閥值時(shí)，所述的左伺服電機(jī)、右伺服電機(jī)以及PLC控制單元正常工作。 由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果本發(fā)明通過對(duì)大車采用兩軌道側(cè)各一臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙驅(qū)動(dòng)方案，并確保在運(yùn)動(dòng)中保持兩伺服電
機(jī)同步運(yùn)動(dòng)，就可從根本上消除因一側(cè)軌道運(yùn)動(dòng)的滯后，從而消除振蕩。此外在雙驅(qū)動(dòng)裝置
上安裝的位置配置系統(tǒng)和位置偏差報(bào)警系統(tǒng)可對(duì)于兩伺服電機(jī)出現(xiàn)的位置偏差進(jìn)行報(bào)警
和自動(dòng)糾偏。


附圖1為本發(fā)明的切割機(jī)器人雙驅(qū)動(dòng)裝置的左視圖；
附圖2為本發(fā)明的切割機(jī)器人雙驅(qū)動(dòng)裝置的右視圖；
附圖3為本發(fā)明的左伺服電機(jī)裝配圖；
附圖4為本發(fā)明的雙驅(qū)動(dòng)裝置的位置配置方法流程圖； 其中1、右底座導(dǎo)軌；2、橫梁；3、氣體分流箱；4、第一拖鏈電纜；5、X軸和Z軸驅(qū)動(dòng) 裝置；6、氣體噴嘴；7、右橫梁支架；8、操作臺(tái)；9、氣體控制閥；10、觸摸屏；11、左橫梁支架； 12、左伺服電機(jī)；13、工控機(jī)控制柜；14、氣體分流閥；15、 PLC控制柜；16、第二拖鏈電纜； 17、左底座導(dǎo)軌；18、右伺服電機(jī)；19、固定板；20、螺栓；21、伺服電機(jī)支架；22、齒輪；24、墊片；25、彈簧；26、減速機(jī)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述 如附圖1、2所示的一種切割機(jī)器人雙驅(qū)動(dòng)裝置，該裝置包括右底座導(dǎo)軌1、與右底 座導(dǎo)軌1相平行的左底座導(dǎo)軌17、固定在右底座導(dǎo)軌1上的右橫梁支架7、固定在左底座導(dǎo) 軌17上的左橫梁支架11、兩端部分別固定在右橫梁支架7與左橫梁支架11上的橫梁2、設(shè) 置在PLC控制柜15內(nèi)的PLC控制單元。 左橫梁支架11安裝有左伺服電機(jī)12，右橫梁支架7上安裝有右伺服電機(jī)18，左伺 服電機(jī)12和右伺服電機(jī)18的規(guī)格完全相同。 如附圖3所示，本實(shí)施例中的伺服電機(jī)，以左伺服電機(jī)12為例，其結(jié)構(gòu)為左伺服 電機(jī)12固定在一減速機(jī)26上，并通過減速機(jī)26驅(qū)動(dòng)齒輪22傳動(dòng)。左伺服電機(jī)12和減速 機(jī)26都固定在伺服電機(jī)支架21上，伺服電機(jī)支架21絞接在固定板19上，固定板19通過 若干個(gè)螺栓20固定在左橫梁支架11上，并且使齒輪22與左底座導(dǎo)軌17上設(shè)置的齒槽嚙 合。此外，有一墊片24和彈簧25套在一螺栓20上并固定在伺服電機(jī)支架21上，用于壓緊 齒輪22與左底座導(dǎo)軌17上的齒槽嚙合。 PLC控制柜15內(nèi)的PLC控制單元用于控制橫梁2、左橫梁支架11和右橫梁支架7 在切割機(jī)器人的底座導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)、驅(qū)動(dòng)X軸和Z軸驅(qū)動(dòng)裝置5運(yùn)動(dòng)，并控制氣體分流閥14 和氣體分流箱3內(nèi)的電磁閥開關(guān)。操作人員在操作臺(tái)8上，通過調(diào)節(jié)觸摸屏10和氣體控制 閥9控制切割機(jī)器人的切割。觸摸屏10通過串口與工控機(jī)控制柜13內(nèi)的工控機(jī)相連，工 控機(jī)控制柜13內(nèi)的工控機(jī)相連通過串口與PLC控制柜15內(nèi)的PLC控制單元相連。
工作時(shí)，PLC控制柜15內(nèi)PLC控制單元分別與左伺服電機(jī)12和右伺服電機(jī)18相 電連接以控制其工作，左伺服電機(jī)12上的編碼器單元與PLC控制單元相電連接；右伺服電 機(jī)18上的編碼器單元與PLC控制單元相電連接。左伺服電機(jī)12上的編碼器單元將當(dāng)前的 碼盤值傳輸給PLC控制單元，右伺服電機(jī)18上的編碼器單元將當(dāng)前的碼盤值傳輸給PLC控 制單元，PLC控制單元將左伺服電機(jī)12的碼盤值與右伺服電機(jī)18的碼盤值進(jìn)行比較。
PLC控制單元上設(shè)置有報(bào)警器，當(dāng)左伺服電機(jī)12的碼盤值與右伺服電機(jī)18的碼盤 值的差值大于等于預(yù)存在PLC控制單元內(nèi)的閥值時(shí)，PLC控制單元上的報(bào)警單元開始報(bào)警， 左伺服電機(jī)12和右伺服電機(jī)18暫停工作；當(dāng)兩者的差值小于預(yù)存在PLC控制單元內(nèi)的閥 值時(shí)，左伺服電機(jī)12和右伺服電機(jī)18正常工作。 在切割過程中，用于切割的低穿孔氧氣送氣管、高穿孔氧氣送氣管、切割氧氣送氣 管、乙炔氣體送氣管和380交流電流電纜通過第二拖鏈電纜16與切割機(jī)器人相連接，其中 380交流電流電纜為PLC控制柜15提供電源，PLC控制柜內(nèi)15的電源又為工控機(jī)控制柜 13提供電源。低穿孔氧氣送氣管、高穿孔氧氣送氣管、切割氧氣送氣管、乙炔氣體送氣管通 過氣體分流閥14為氣體一次分流，并通過氣體分流箱3為氣體二次分流，氣體分流閥14和 氣體分流箱3也通過送氣管相連。氣體分流箱3內(nèi)的送氣管通過第一拖鏈電纜4為氣體噴 嘴6送氣。另外，由工控機(jī)控制柜13和PLC控制柜15輸出的控制信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)電纜也 通過第一拖鏈電纜4與X軸和Z軸驅(qū)動(dòng)裝置5相連，并控制X軸和Z軸驅(qū)動(dòng)裝置5的運(yùn)動(dòng)。 氣體噴嘴6也固定在X軸和Z軸驅(qū)動(dòng)裝置5上，并由X軸和Z軸驅(qū)動(dòng)裝置5帶動(dòng)氣體噴嘴
56進(jìn)行切割。 如附圖4所示，以下具體闡述下切割機(jī)器人雙驅(qū)動(dòng)裝置的控制方法，包括以下步 驟 步驟一、將切割機(jī)器人雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行初始化配置，使得左伺服電機(jī)12與右伺服 電機(jī)18的雙驅(qū)位置偏差為零； 步驟二、將左伺服電機(jī)12的編碼器單元上當(dāng)前的碼盤值傳輸給PLC控制單元，與 此同時(shí)也將右伺服電機(jī)18的編碼器單元上當(dāng)前的碼盤值傳輸給所述的PLC控制單元，PLC 控制單元將左伺服電機(jī)12的碼盤值與右伺服電機(jī)18的碼盤值進(jìn)行比較；
當(dāng)兩個(gè)碼盤值的差值大于等于閥值時(shí)，PLC控制單元上的報(bào)警器開始報(bào)警，并且停 止驅(qū)動(dòng)左伺服電機(jī)12與右伺服電機(jī)18的工作；當(dāng)兩個(gè)碼盤值的差值小于閥值時(shí)，左伺服電 機(jī)12、右伺服電機(jī)18以及PLC控制單元正常工作。 本實(shí)施例中該閥值的判斷為雙驅(qū)的位置偏差量的絕對(duì)值是否大于等于10mm，當(dāng)雙 驅(qū)的位置偏差的絕對(duì)值大于等于10mm時(shí)，PLC控制單元上的報(bào)警器開始報(bào)警，左伺服電機(jī) 12或右伺服電機(jī)18分別進(jìn)行前后調(diào)節(jié)直至雙驅(qū)配對(duì)。此外，在切割過程中，位置偏差報(bào)警 系統(tǒng)每隔20ms執(zhí)行一次。 上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人 士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明 精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種切割機(jī)器人雙驅(qū)動(dòng)裝置，該裝置包括右底座導(dǎo)軌(1)、與所述的右底座導(dǎo)軌(1)相平行的左底座導(dǎo)軌(17)、固定在所述的右底座導(dǎo)軌(1)上的右橫梁支架(7)、固定在所述的左底座導(dǎo)軌(17)上的左橫梁支架(11)、兩端部分別固定在所述的右橫梁支架(7)與左橫梁支架(11)上的橫梁(2)、PLC控制單元(15)，其特征在于所述的左橫梁支架(11)安裝有左伺服電機(jī)(12)，所述的右橫梁支架(7)上安裝有右伺服電機(jī)(18)，所述的左伺服電機(jī)(12)和右伺服電機(jī)(18)的規(guī)格完全相同，所述的PLC控制單元(15)分別與所述的左伺服電機(jī)(12)和右伺服電機(jī)(18)相電連接以控制其工作，所述的左伺服電機(jī)(12)上的編碼器單元與所述的PLC控制單元(15)相電連接，所述的右伺服電機(jī)(18)上的編碼器單元與所述的PLC控制單元(15)相電連接，所述的左伺服電機(jī)(12)上的編碼器單元將當(dāng)前的碼盤值傳輸給所述的PLC控制單元(15)，所述的右伺服電機(jī)(18)上的編碼器單元將當(dāng)前的碼盤值傳輸給所述的PLC控制單元(15)，所述的PLC控制單元(15)將所述的左伺服電機(jī)(12)的碼盤值與所述的右伺服電機(jī)(18)的碼盤值進(jìn)行比較，所述的PLC控制單元(15)上設(shè)置有報(bào)警器，當(dāng)所述的左伺服電機(jī)(12)的碼盤值與所述的右伺服電機(jī)(18)的碼盤值的差值大于等于預(yù)存在PLC控制單元內(nèi)的閥值時(shí)，所述的PLC控制單元(15)上的報(bào)警單元開始報(bào)警，所述的左伺服電機(jī)(12)和右伺服電機(jī)(18)暫停工作，當(dāng)兩者的差值小于預(yù)存在所述的PLC控制單元內(nèi)的閥值時(shí)，所述的左伺服電機(jī)(12)和右伺服電機(jī)(18)正常工作。
2. —種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的切割機(jī)器人雙驅(qū)動(dòng)裝置的控制方法，其特征在于 步驟一、將所述的切割機(jī)器人雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行初始化配置，使得所述的左伺服電機(jī)(12)與右伺服電機(jī)(18)的雙驅(qū)位置偏差為零；步驟二、將所述的左伺服電機(jī)(12)的編碼器單元上當(dāng)前的碼盤值傳輸給所述的PLC控 制單元(15)，與此同時(shí)也將所述的右伺服電機(jī)(18)的編碼器單元上當(dāng)前的碼盤值傳輸給 所述的PLC控制單元(15)，所述的PLC控制單元(15)將所述的左伺服電機(jī)(12)的碼盤值 與所述的右伺服電機(jī)(18)的碼盤值進(jìn)行比較；當(dāng)兩個(gè)碼盤值的差值大于等于閥值時(shí)，所述 的PLC控制單元(15)上的報(bào)警器開始報(bào)警，并且停止驅(qū)動(dòng)所述的左伺服電機(jī)(12)與所述 的右伺服電機(jī)(18)工作；當(dāng)兩個(gè)碼盤值的差值小于閥值時(shí)，所述的左伺服電機(jī)(12)、右伺 服電機(jī)(18)以及PLC控制單元(15)正常工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種切割機(jī)器人雙驅(qū)動(dòng)裝置及其控制方法，包括右底座導(dǎo)軌、左底座導(dǎo)軌、右橫梁支架、左橫梁支架、橫梁、PLC控制單元。左、右橫梁支架安裝有左、右伺服電機(jī)，PLC控制單元分別與左、右伺服電機(jī)相電連接。左、右伺服電機(jī)上的編碼器單元與PLC控制單元相電連接，左、右伺服電機(jī)上的編碼器單元將當(dāng)前的碼盤值傳輸給PLC控制單元，并進(jìn)行比較，PLC控制單元上設(shè)置有報(bào)警器，當(dāng)差值大于等于預(yù)存在PLC控制單元內(nèi)的閥值時(shí)，報(bào)警單元報(bào)警，左、右伺服電機(jī)暫停工作。本發(fā)明通過保持兩伺服電機(jī)同步運(yùn)動(dòng)，從根本上消除因一側(cè)軌道運(yùn)動(dòng)的滯后，從而消除振蕩。雙驅(qū)動(dòng)裝置上的報(bào)警器可對(duì)于兩伺服電機(jī)出現(xiàn)的位置偏差進(jìn)行報(bào)警。
文檔編號(hào)G05B19/05GK101774058SQ20101012864
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者莊杰, 朱偉, 郭祖魁, 齊榮懷 申請(qǐng)人:昆山工研院工業(yè)機(jī)器人研究所有限公司