基於變頻電機且低成本的節能注塑機器人及其控制方法
2023-04-27 22:49:36 2
專利名稱：基於變頻電機且低成本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且低成本
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，工藝操作復 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，另 外，接線複雜，需要用很多的線，也是需要解決的問題。
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且低成本的節
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，並且用
最少的線解決了接線問題。 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且低成本的節能注塑機器人，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，所述的機械手控制系統通過兩塊串聯的
第一接線端子和第二接線端子進行信號的傳遞，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、 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KA8輸出信號給機械手報警裝置；
所述的第九繼電器KA9輸出注塑機合模保護信號； 所述的第十繼電器KA10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KA1接受來自電源接通按鈕SB1以及電源斷開按鈕SB2的信 號； 所述的第二接線端子的一側與若干模擬輸入信號相連，另一側與第一接線端子相 連； 所述的第一接線端子的一側與第二接線端子、機械手、電氣箱以及觸控螢幕的若干 模擬信號相連，另一側與所述的可編程邏輯控制器相連，該第一接線端子的前端連接有第 二至第九繼電器KA2 KA9，它設置有52個端點，其中，端8、端12、端20、端24、端25、端 28、端29、端30均與第二接線端子相連，端14至16分別接有微動開關SQ1、第一磁性開關 SQ2、第二磁性開關SQ3，端18和端19分別接有第三磁性開關SQ4和第四磁性開關SQ5，端 17、端21至端23、端26、端27、端44和端45分別接有第二繼電器KA2至繼電器KA9，端37 至端41分別接活動夾氣缸電磁閥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和引拔氣缸電磁閥YV6。 本發明之二的一種基於變頻電機且低成本的節能注塑機器人的控制方法，其中， 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。 上述的基於變頻電機且低成本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且低成本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，並且通過本發明接線端子的 接線方式，能夠實現用最少的線解決接線問題，節約了用線，降低了成本。
圖1是本發明之一的基於變頻電機且低成本的節能注塑機器人的結構示意圖；
圖2是本發明之一的基於變頻電機且低成本的節能注塑機器人的機械手控制系 統的結構示意圖； 圖3是本發明之一的基於變頻電機且低成本的節能注塑機器人的第一接線端子 的結構示意圖； 圖4是本發明之一的基於變頻電機且低成本的節能注塑機器人的第一接線端子 的連接示意圖； 圖5是本發明之一的基於變頻電機且低成本的節能注塑機器人的通用夾緊機構 的結構示意圖； 圖6是本發明之二的基於變頻電機且低成本的節能注塑機器人的控制方法的流
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1至圖5，圖中示出了本發明之一的基於變頻電機且低成本的節能注塑 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，機械手控 制系統3通過兩塊串聯的第一接線端子XT1和第二接線端子XT2進行信號的傳遞，接線端 子均採用萬可電子公司(WAG0)的，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、 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 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；
第二接線端子XT2的一側與若干模擬輸入信號相連，另一側與第一接線端子相 連； 第一接線端子XT1的一側與第二接線端子XT2、機械手2、電氣箱(圖中未示出)以 及觸控螢幕(圖中未示出)的若干模擬信號相連，另一側與可編程邏輯控制器32相連，該第 一接線端子的前端連接有第二至第九繼電器KA2 KA9，它設置有52個端點，其中，端8、端 12、端20、端24、端25、端28、端29、端30均與第二接線端子相連，端14至16分別接有微動 開關SQ1、第一磁性開關SQ2、第二磁性開關SQ3，端18和端19分別接有第三磁性開關SQ4 和第四磁性開關SQ5，端17、端21至端23、端26、端27、端44和端45分別接有第二繼電器 KA2至繼電器KA9，端37至端41分別接活動夾氣缸電磁閥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和引拔氣缸電磁閥YV6。 請參閱圖6，圖中示出了本發明之二的基於變頻電機且低成本的節能注塑機器人 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
一種基於變頻電機且低成本的節能注塑機器人，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，所述的機械手控制系統通過兩塊串聯的第一接線端子和第二接線端子進行信號的傳遞，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KA8輸出信號給機械手報警裝置；所述的第九繼電器KA9輸出注塑機合模保護信號；所述的第十繼電器KA10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KA1接受來自電源接通按鈕SB1以及電源斷開按鈕SB2的信號；所述的第二接線端子的一側與若干模擬輸入信號相連，另一側與第一接線端子相連；所述的第一接線端子的一側與第二接線端子、機械手、電氣箱以及觸控螢幕的若干模擬信號相連，另一側與所述的可編程邏輯控制器相連，該第一接線端子的前端連接有第二至第九繼電器KA2～KA9，它設置有52個端點，其中，端8、端12、端20、端24、端25、端28、端29、端30均與第二接線端子相連，端14至16分別接有微動開關SQ1、第一磁性開關SQ2、第二磁性開關SQ3，端18和端19分別接有第三磁性開關SQ4和第四磁性開關SQ5，端17、端21至端23、端26、端27、端44和端45分別接有第二繼電器KA2至繼電器KA9，端37至端41分別接活動夾氣缸電磁閥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和引拔氣缸電磁閥YV6。
2. —種基於變頻電機且低成本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且低成本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且低成本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，所述的機械手控制系統通過兩塊串聯的第一接線端子和第二接線端子進行信號的傳遞。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。另外，接線端子的接線方式用最少的線解決了接線問題。
文檔編號B25J9/16GK101698329SQ20081003860
公開日2010年4月28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, 溫舉法, 邰兆海 申請人:上海康德萊企業發展集團有限公司