基於變頻電機的節能注塑機器人及其控制方法
2023-06-07 14:55:31 1
專利名稱：基於變頻電機的節能注塑機器人及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種注塑機器人及其控制方法，尤其涉及一種基於變頻電 機的節能注塑機器人及其控制方法。
背景技術：
現有技術中，針對注塑機的節能問題，有許多的解決方案，可以通過 控制模擬量或者通過改變機械結構來達到節能的效果，諸如申請號為
200710069994.2的專利公開的節能控制系統，通過控制壓力以及流量達到 節能的效果，但測量計算的量多，控制方法繁瑣；又諸如申請號為 01137653.8的專利公開的注塑機節能變頻調速器及節能方法，它通過增設 具有頻率計算裝置的信號處理裝置來控制注塑機電機的轉速，達到節能的
效果，存在同樣的問題；若通過改變機械結構來達到節能的效果，則需要 對注塑機做改進，工藝操作複雜。如何能夠提供一種簡潔、方便並且有效 的節能方法及裝置是本發明亟待解決的問題。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的缺陷，而提供一種基於變頻電機的 節能注塑機器人及其控制方法，其控制方法簡潔、方便、高效，能夠節 電三分之一以上。
實現上述目的的技術方案是
本發明之一的一種基於變頻電機的節能注塑機器人，包括一注塑 機本體，該注塑機本體包括有油泵電機，其中，還包括一位於注塑機本
體上的機械手、設置於注塑機本體上的用於控制機械手的機械手控制系 統，其中所述的注塑機本體中的油泵電機採用變頻電機；
所述的機械手包括機械手底座、位於機械手底座上的機械手鎖緊 機構、位於機械手鎖緊機構上的氣路電路元件、與機械手鎖緊機構固定 的旋入旋出機構以及與旋入旋出機構垂直固定的上下運動機構，在該旋 入旋出機構與上下運動機構之間設置有前後引拔機構，所述的上下運動 機構的上端與氣路電路元件相連，下端由上至下依次連接有左右旋轉機 構以及通用夾緊機構；
所述的通用夾緊機構包括左料杆座、右料杆座、固定於左料杆座 上的左連接支架、固定於右料杆座上的右連接支架，所述的左、右連接 支架內側均設置有一活動夾，還包括一設置於右料杆座中部的針型氣 缸；
所述的機械手控制系統包括控制電源和一可編程邏輯控制器，該 可編程邏輯控制器接受來自人機界面、聯機開始按鈕SB3、聯機停止按 鈕SB4、用於檢測機械手的微動開關SQ1、第一、二、三、四磁性開關 SQ2、 SQ3、 SQ4、 SQ5、第一、二、三傳感器SQ6、 SQ7、 SQ8、第二、三、 四、五、六、七繼電器KA2、 KA3、 KA4、 KA5、 KA6、 KA7繼電器的輸入 信號，並且還接受檢測到的注塑機冷卻計時開始信號，該可編程邏輯控 制器輸出信號給人機界面、針型氣缸電磁閥YV1、活動夾氣缸電磁閥 YV2、上下行氣缸電磁閥YV3、轉角氣缸電磁闊YV4、旋入旋出氣缸電磁 閥YV5、引拔氣缸電磁閥YV6、第八、九、十繼電器KA8、 KA9、 KAIO， 還輸出注塑機頂針動作控制信號、注塑機合模動作控制信號、機械手與 注塑機同步控制信號以及機械手引拔反向控制信號，其中 所述的第一光電傳感器SQ6檢測模具的回料狀態； 所述的第二光電傳感器SQ7和第三光電傳感器SQ8檢測模具的堵 料狀態；
所述的第二繼電器KA2接收檢測到的合模到位信號； 所述的第三繼電器KA3接受檢測到的分模到位信號； 所述的第四繼電器KA4接受檢測到的頂前到位信號； 所述的第五繼電器KA5接受檢測到的頂後到位信號；所述的第六和第七繼電器KA6和KA7接受檢測到的前後安全門信
號；
所述的第八繼電器輸出信號給機械手報警裝置； 所述的第九繼電器輸出注塑機合模保護信號；
所述的第十繼電器輸出注塑機油泵電機控制信號，以控制注塑機 油泵電機在冷卻階段自行停機；
所述的控制電源給人機界面和可編程邏輯控制器供電，並且它還 接受來自一第一繼電器KA1的信號；
所述的第一繼電器接受來自電源接通按鈕SB1以及電源斷開按鈕 SB2的信號。
本發明之二的一種基於變頻電機的節能注塑機器人的控制方法， 其中，它包括以下步驟
步驟Sl，啟停步驟，控制注塑機本體中的油泵電機，使其在所注 塑的產品冷卻階段自動停機，冷卻階段後自動啟動，所述的冷卻階段的 冷卻時間至少為注塑機一個周期工作時間的三分之一以上-，
步驟S2，夾緊步驟，控制上下運動機構向下運動使得機械手下行， 然後控制活動夾夾緊，夾緊後，將針型氣缸鎖緊；
步驟S3，引拔向後步驟，將前後引拔機構進行引拔向後操作；
步驟S4，旋出步驟，控制上下運動機構向上運動使得機械手上行， 然後通過旋入旋出機構使得機械手旋出；
步驟S5，倒角步驟，通過左右旋轉機構進行倒角操作；
步驟S6，鬆開步驟，控制上下運動機構向下運動使得機械手下行， 然後鬆開針型氣缸，最後控制活動夾使其鬆開；
步驟S7，倒正步驟，控制上下運動機構向上運動使得機械手上行， 然後通過左右旋轉機構進行倒正操作；
步驟S8，旋入步驟，控制旋入旋出機構使得機械手旋入；
步驟S9，引拔向前步驟，控制前後引拔機構使其進行引拔向前操 作， 一個循環結束，返回步驟S1。
上述的基於變頻電機的節能注塑機器人的控制方法，其中，所述的一周期工作時間為20秒，冷卻時間為8秒。
本發明的有益效果是本發明的一種基於變頻電機的節能注塑機器
人及其控制方法，油泵電機採用變頻電機，通過採用冷卻停機的方法， 達到節能三分之一以上的效果，再結合變頻電機的特性，就能更大程度 地發揮節能效果，並且實時控制性好。
圖1是本發明之一的基於變頻電機的節能注塑機器人的結構示意
圖2是本發明之一的基於變頻電機的節能注塑機器人的機械手控 制系統的結構示意圖3是本發明之一的基於變頻電機的節能注塑機器人的通用夾緊 機構的結構示意圖4是本發明之二的基於變頻電機的節能注塑機器人的控制方法 的流程圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖對本發明作進一步說明。
請參閱圖l至圖3，圖中示出了本發明之一的基於變頻電機的節能 注塑機器人，包括一注塑機本體1，該注塑機本體1包括有油泵電機4， 還包括一位於注塑機本體1上的機械手2、設置於注塑機本體1上的用 於控制機械手2的機械手控制系統3，其中
注塑機本體1中的油泵電機4採用變頻電機，本實施例中的注塑 機本體1採用海達HD120型注塑機；
機械手2包括機械手底座21、位於機械手底座21上的機械手鎖緊 機構22、位於機械手鎖緊機構22上的氣路電路元件23、與機械手鎖緊 機構22固定的旋入旋出機構24以及與旋入旋出機構24垂直固定的上 下運動機構25，在該旋入旋出機構24與上下運動機構25之間設置有 前後引拔機構26，上下運動機構25的上端與氣路電路元件23相連，下端由上至下依次連接左右旋轉機構28以及通用夾緊機構29。
通用夾緊機構29包括左料杆座291、右料杆座292、固定於左料 杆座291上的左連接支架293、固定於右料杆座292上的右連接支架 294，左、右連接支架293、 294內側均設置有一活動夾295，還包括一 設置於右料杆座292中部的針型氣缸296。
機械手控制系統3包括控制電源31和一可編程邏輯控制器32，該 可編程邏輯控制器32接受來自人機界面33、聯機開始按鈕SB3、聯機 停止按鈕SB4、用於檢測機械手的微動開關SQ1、第一、二、三、四磁 性開關SQ2、 SQ3、 SQ4、 SQ5、第一、二、三傳感器SQ6、 SQ7、 SQ8、第 二、三、四、五、六、七繼電器KA2、 KA3、 KA4、 KA5、 KA6、 KA7繼電 器的輸入信號，並且還接受檢測到的注塑機冷卻計時開始信號，該可編 程邏輯控制器32輸出信號給人機界面33、針型氣缸電磁閥YV1、活動 夾氣缸電磁閥YV2、上下行氣缸電磁閥YV3、轉角氣缸電磁閥YV4、旋 入旋出氣缸電磁閥YV5、引拔氣缸電磁閥YV6、第八、九、十繼電器KA8、 KA9、 KAIO，還輸出注塑機頂針動作控制信號、注塑機合模動作控制信 號、機械手與注塑機同步控制信號以及機械手引拔反向控制信號，其中 第一光電傳感器SQ6檢測模具的回料狀態；
第二光電傳感器SQ7和第三光電傳感器SQ8檢測模具的堵料狀態； 第二繼電器KA2接收檢測到的合模到位信號； 第三繼電器KA3接受檢測到的分模到位信號； 第四繼電器KA4接受檢測到的頂前到位信號； 第五繼電器KA5接受檢測到的頂後到位信號； 第六和第七繼電器KA6和KA7接受檢測到的前後安全門信號； 第八繼電器輸出信號給機械手報警裝置34; 第九繼電器輸出注塑機合模保護信號；
第十繼電器輸出注塑機油泵電機4控制信號，以控制注塑機油泵 電機4在冷卻階段自行停機；
控制電源31給人機界面33和可編程邏輯控制器32供電，並且它 還接受來自一第一繼電器KA1的信號；第一繼電器KA1接受來自電源接通按鈕SB1以及電源斷開按鈕SB2 的信號。
請參閱圖4，圖中示出了本發明之二的基於變頻電機的節能注塑機 器人的控制方法，它包括以下步驟
步驟S1，啟停步驟，控制注塑機本體1中的油泵電機，使其在所 注塑的產品冷卻階段自動停機，冷卻階段後自動啟動，冷卻階段的冷卻 時間至少為注塑機一個周期工作時間的三分之一以上；
步驟S2，夾緊步驟，控制上下運動機構25向下運動使得機械手2 下行，然後控制活動夾295夾緊，夾緊後，將針型氣缸鎖緊296;
步驟S3，引拔向後步驟，將前後引拔機構26進行引拔向後操作；
步驟S4，旋出步驟，控制上下運動機構25向上運動使得機械手2 上行，然後通過旋入旋出機構24使得機械手旋出；
步驟S5，倒角步驟，通過左右旋轉機構28進行倒角操作；
步驟S6，鬆開步驟，控制上下運動機構25向下運動使得機械手2 下行，然後鬆開針型氣缸296，最後控制活動夾295使其鬆開；
步驟S7，倒正步驟，控制上下運動機構25向上運動使得機械手2 上行，然後通過左右旋轉機構28進行倒正操作；
步驟S8，旋入步驟，控制旋入旋出機構24使得機械手旋入；
步驟S9，引拔向前步驟，控制前後引拔機構26使其進行引拔向前 操作， 一個循環結束，返回步驟S1。
本實施例中，油泵電機4採用變頻電機，其功率是15Kw， 一周期 工作時間為20秒，冷卻時間為8秒，那麼採用該冷卻停機的方法，可 節省電力三分之一以上，由於變頻電機具有轉矩高時耗電大，轉矩低時 耗電小的特性，結合該方法，就能更大程度地發揮節能效果。
以上實施例僅供說明本發明之用，而非對本發明保護範圍的限 制。有關本技術領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情 況下，還可以作出各種變換或變型，而所有等同的技術方案也應歸屬 於本發明保護的範疇之內，由各權利要求所限定。
權利要求
1.一種基於變頻電機的節能注塑機器人，包括一注塑機本體，該注塑機本體包括有油泵電機，其特徵在於，還包括一位於注塑機本體上的機械手、設置於注塑機本體上的用於控制機械手的機械手控制系統，其中所述的注塑機本體中的油泵電機採用變頻電機；所述的機械手包括機械手底座、位於機械手底座上的機械手鎖緊機構、位於機械手鎖緊機構上的氣路電路元件、與機械手鎖緊機構固定的旋入旋出機構以及與旋入旋出機構垂直固定的上下運動機構，在該旋入旋出機構與上下運動機構之間設置有前後引拔機構，所述的上下運動機構的上端與氣路電路元件相連，下端由上至下依次連接有左右旋轉機構以及通用夾緊機構；所述的通用夾緊機構包括左料杆座、右料杆座、固定於左料杆座上的左連接支架、固定於右料杆座上的右連接支架，所述的左、右連接支架內側均設置有一活動夾，還包括一設置於右料杆座中部的針型氣缸；所述的機械手控制系統包括控制電源和一可編程邏輯控制器，該可編程邏輯控制器接受來自人機界面、聯機開始按鈕SB3、聯機停止按鈕SB4、用於檢測機械手的微動開關SQ1、第一、二、三、四磁性開關SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、第一、二、三傳感器SQ6、SQ7、SQ8、第二、三、四、五、六、七繼電器KA2、KA3、KA4、KA5、KA6、KA7繼電器的輸入信號，並且還接受檢測到的注塑機冷卻計時開始信號，該可編程邏輯控制器輸出信號給人機界面、針型氣缸電磁閥YV1、活動夾氣缸電磁閥YV2、上下行氣缸電磁閥YV3、轉角氣缸電磁閥YV4、旋入旋出氣缸電磁閥YV5、引拔氣缸電磁閥YV6、第八、九、十繼電器KA8、KA9、KA10，還輸出注塑機頂針動作控制信號、注塑機合模動作控制信號、機械手與注塑機同步控制信號以及機械手引拔反向控制信號，其中所述的第一光電傳感器SQ6檢測模具的回料狀態；所述的第二光電傳感器SQ7和第三光電傳感器SQ8檢測模具的堵料狀態；所述的第二繼電器KA2接收檢測到的合模到位信號；所述的第三繼電器KA3接受檢測到的分模到位信號；所述的第四繼電器KA4接受檢測到的頂前到位信號；所述的第五繼電器KA5接受檢測到的頂後到位信號；所述的第六和第七繼電器KA6和KA7接受檢測到的前後安全門信號；所述的第八繼電器輸出信號給機械手報警裝置；所述的第九繼電器輸出注塑機合模保護信號；所述的第十繼電器輸出注塑機油泵電機控制信號，以控制注塑機油泵電機在冷卻階段自行停機；所述的控制電源給人機界面和可編程邏輯控制器供電，並且它還接受來自一第一繼電器KA1的信號；所述的第一繼電器接受來自電源接通按鈕SB1以及電源斷開按鈕SB2的信號。
2. —種基於變頻電機的節能注塑機器人的控制方法，其特徵在於，它包 括以下步驟步驟S1，啟停步驟，控制注塑機本體中的油泵電機，使其在所注塑的產品冷卻階段自動停機，冷卻階段後自動啟動，所述的冷卻階段的冷卻時間至少為注塑機一個周期工作時間的三分之一以上；步驟S2，夾緊步驟，控制上下運動機構向下運動使得機械手下行，然後控制活動夾夾緊，夾緊後，將針型氣缸鎖緊；步驟S3，引拔向後步驟，將前後引拔機構進行引拔向後操作；步驟S4，旋出步驟，控制上下運動機構向上運動使得機械手上行，然後通過旋入旋出機構使得機械手旋出；步驟S5，倒角步驟，通過左右旋轉機構進行倒角操作；步驟S6，鬆開步驟，控制上下運動機構向下運動使得機械手下行，然後鬆開針型氣缸，最後控制活動夾使其鬆開；步驟S7，倒正步驟，控制上下運動機構向上運動使得機械手上行，然後通過左右旋轉機構進行倒正操作；步驟S8，旋入步驟，控制旋入旋出機構使得機械手旋入；步驟S9，引拔向前步驟，控制前後引拔機構使其進行引拔向前操作， 一個循環結束，返回步驟S1。
3. 根據權利要求2所述的基於變頻電機的節能注塑機器人的控制方法， 其特徵在於，所述的一周期工作時間為20秒，冷卻時間為8秒。
全文摘要
本發明公開了一種基於變頻電機的節能注塑機器人及其控制方法，包括一注塑機本體，該注塑機本體包括有油泵電機，還包括一位於注塑機本體上的機械手、設置於注塑機本體上的用於控制機械手的機械手控制系統。方法包括啟停步驟、夾緊步驟、引拔向後步驟、旋出步驟、倒角步驟、鬆開步驟、倒正步驟、旋入步驟、引拔向前步驟。本發明的油泵電機採用變頻電機，通過採用冷卻停機的方法，達到節能三分之一以上的效果，結合變頻電機的特性，效果更好。
文檔編號B25J9/16GK101596768SQ20081003860
公開日2009年12月9日 申請日期2008年6月5日 優先權日2008年6月5日
發明者李軍生, 邰兆海, 鄭勝索 申請人:上海康德萊企業發展集團有限公司