母线多铆枪同步协调作业系统及其控制方法

摘要

本发明揭示了一种母线多铆枪同步协调作业系统及其控制方法，其在主体框架上设有多个分别独立与PLC控制器相连的至少二个铆枪、两个水平伺服、复数个垂直伺服，以及设于工件传送带的龙门夹伺服，其中铆枪均通过机械臂分别与同侧的水平伺服和唯一对应的垂直伺服相连，PLC控制器接收上位机发来的母线规格信号，经提取、计算后向各伺服、气缸及铆枪发出协调的多点同步铆接控制信号。本发明设计方案实施应用后，使得在母线的装配过程中，能实现一个以上的铆枪对母线不同位置进行同步铆接的装配作业，从而提高了母线装配机台的铆接效率和铆接精度。

权利要求

1.母线多铆枪同步协调作业系统，主体框架上装设有至少两个铆枪，该至少两个铆枪悬浮于工件传送带相异两侧，其特征在于：所述主体框架上相对于工件传送带两侧分别组装有一个水平伺服，并在主体框架内装设有复数个垂直伺服，以及在工件传送带的母线装配区域上装设有龙门夹伺服，一个从上位机接出的PLC控制器分别与所有伺服相连接；所述任一铆枪均通过机械臂分别与同侧的水平伺服和唯一对应的垂直伺服相连。

2.根据权利要求1所述的母线多铆枪同步协调作业系统，其特征在于：所述水平伺服、垂直伺服和龙门夹伺服均为气缸驱动式伺服装置。

3.根据权利要求1所述的母线多铆枪同步协调作业系统，其特征在于：所述垂直伺服数量为四个，分别架设在主体框架上母线装配区域的周边四侧，并且每一个垂直伺服均与PLC控制器独立连接。

4.根据权利要求1所述的母线多铆枪同步协调作业系统，其特征在于：所述工件传送带在母线装配区域的底部设有与PLC控制器相连的顶升气缸和下压气缸。

5.根据权利要求1所述的母线多铆枪同步协调作业系统，其特征在于：所述主体框架上在母线装配区域内设有至少一个光电传感器。

6.权利要求1所述的母线多铆枪同步协调作业系统的控制方法，通过悬浮装设在主体框架工件传送带相异两侧的至少二个铆枪，结合水平、垂直、龙门夹三类伺服的可控位移，对母线进行多点铆接作业，其特征步骤包括：I、PLC控制器接收上位机发来的母线信息，提取出母线长度、宽度、线制、铆点的相对位置、铆枪动作标志位、窗口校验点的相对位置和校验点所在 的边数据，并校验当前数据有效性；

II、PLC控制器根据提取的母线宽度数据计算出水平伺服的行走距离，在铆接前驱动水平伺服运动到相应位置，同时校验当前铆接母线宽度和与母线条形码数据的一致性；

III、根据提取的母线线制数据计算出各垂直伺服的行走距离；根据铆点的相对位置和对应的铆枪动作标志位计算出龙门夹伺服的行走距离；

IV、PLC控制器根据计算出的距离结果，驱动龙门夹伺服运送母线至对应位置；再根据铆枪动作标志位数据驱动当前位置需要铆接的铆枪进行铆接；

V、重复步骤III和步骤IV的PLC周期性控制，直至所有铆点铆完为止。

7.根据权利要求6所述的母线多铆枪同步协调作业系统的控制方法：其特征在于：所述PLC控制器根据窗口校验点的相对位置和校验点所在的边，在母线运行到相应校验点的时候检测校验孔，从而校验当前铆接的母线的窗口位置和条形码数据是否相符。

8.根据权利要求6所述的母线多铆枪同步协调作业系统的控制方法，其特征在于：所述龙门夹伺服的运行距离远小于母线的长度，且其受PLC控制器驱动为往复式运动。

说明书

母线多铆枪同步协调作业系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种母线铆接装配系统，尤其涉及一种由PLC控制器接收并计算母线规格参数，对母线进行多铆枪铆接的同步协调作业系统及其控制方法，属于电气控制领域。

背景技术

[0002] 母线槽作为变压器与配电柜之间的输电设备以及配电柜与负载之间的配电设备被已被广泛使用。但由于不同用户用电负载大小的差别和用电现场的位置各异性，母线产品在尺寸和长度上都具有很大的可变性，其规格具有多样性。传统的母线装配都是靠人工手持铆枪来完成铆接完成的，存在工作效率低下和铆接质量难以保证的不足。

[0003] 为了提高电力系统的工业化装配，尤其是母线装配的工作效率，各厂商纷纷着眼于自动化母线铆接的设备研制上。但在现有的自动化母线铆接生产线中，依然面对母线产品在尺寸和长度上可变性大、规格种类多样性的问题。突出表现在：设计部门用户根据订单设计各型号母线，但这些母线产品种类繁多，给生产信息管理带来了不小的难度，这使得位于生产部门的作业人员和铆接机台在匹配各类型母线进行自动铆接作业时，铆接装配机台常常无法准确匹配母线的规格，并进行高精度的铆接作业，一方面造成母线铆接质量的偏低，良品率难以得到保证；另一方面，更难与实现对母线进行多铆枪同步协调可控作业，使得母线铆接效率的提升长期处于瓶颈状态。这种不利局面深刻地影响着电力系统工业化的快速发展。

发明内容

[0004] 针对以上现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种母线多铆枪同步协调作业系统及其控制方法，使得在母线的装配过程中，能实现一个以上的铆枪对母线不同位置进行同步协调铆接的装配作业，从而提高母线装配机台的铆接效率和铆接精度。

[0005] 本发明的目的，将通过以下技术方案来实现：

[0006] 母线多铆枪同步协调作业系统，主体框架上悬浮于工件传送带相异两侧且装设有至少二个铆枪，其特征在于：所述主体框架上相对于工件传送带两侧分别组装有一个水平伺服，并在主体框架内装设有复数个垂直伺服，以及在工件传送带的母线装配区域上装设有龙门夹伺服，一个从上位机接出的PLC控制器分别与所有伺服相连接；所述任一铆枪均通过机械臂分别与同侧的水平伺服和唯一对应的垂直伺服相连。

[0007] 进一步地，前述的母线多铆枪同步协调作业系统，其中该水平伺服、垂直伺服和龙门夹伺服均为气缸驱动式伺服装置。其中该垂直伺服数量为四个，分别架设在主体框架上母线装配区域的周边四侧，并且每一个垂直伺服均与PLC控制器独立连接。

[0008] 进一步地，前述的母线多铆枪同步协调作业系统，其中工件传送带在母线装配区域的底部设有与PLC控制器相连的顶升气缸和下压气缸。

[0009] 进一步地，前述的母线多铆枪同步协调作业系统，其中主体框架上在母线装配区域内设有至少一个光电传感器。

[0010] 上述母线多铆枪同步协调作业系统，其实现目的的技术解决方案是：

[0011] 母线多铆枪同步协调作业系统的控制方法，通过悬浮装设在主体框架工件传送带相异两侧的至少二个铆枪，结合水平、垂直、龙门夹三类伺服的可控位移，对母线进行多点铆接作业，其特征步骤包括：

[0012] I、PLC控制器接收上位机发来的母线类型信息，提取出母线长度、宽度、线制、铆点的相对位置、铆枪动作标志位、窗口校验点的相对位置和校验点所在的边等数据，并校验当前数据有效性；

[0013] II、PLC控制器根据提取的母线宽度数据计算出水平伺服的行走距离，在铆接前驱动水平伺服运动到相应位置，同时校验当前铆接母线宽度和与母线条形码数据的一致性；

[0014] III、根据提取的母线线制数据计算出各垂直伺服的行走距离；根据铆点的相对位置和对应的铆枪动作标志位计算出龙门夹伺服的行走距离；

[0015] IV、PLC控制器根据计算出的距离结果，驱动龙门夹伺服运送母线至对应位置；再根据铆枪动作标志位数据驱动当前位置需要铆接的铆枪进行铆接；

[0016] V、重复步骤III和步骤IV的PLC周期性控制，直至所有铆点铆完为止。

[0017] 进一步地，在每个控制周期内，该PLC根据窗口校验点的相对位置和检验点所在的边，驱动检测运行到相应位置的母线校验孔。

[0018] 并且，在每个PLC控制周期内，该光电传感器检测母线两端的弯曲部分，当母线头部通过铆枪后，PLC控制器驱动顶升气缸和下压气缸动作，并在母线尾部即将到达的时候复位两个气缸。

[0019] 此外，该龙门夹伺服的运行距离远小于母线的长度，且其受PLC控制器驱动为往复式运动。

[0020] 应用本发明母线多铆枪同步协调作业系统及其控制方法，其有益效果是：

[0021] 通过PLC控制器接收来自上位机的母线规格数据，并对这些数据根据铆接要求进行计算，从而输出具有协调、可控的多铆枪同步控制信号，驱动各伺服装置、顶升气缸和下压气缸及铆枪进行同步多点铆接，可以实现高效的母线自动化铆接装配，同时通过多个水平、垂直方向上位置可调的伺服调节作用，也提高了母线装配系统对母线规格差异的兼容性，较之于工人手工铆接和呆板的机器逐点铆接，本发明具有突出的优越性能。

[0022] 为使本发明的结构特征及有益效果更易于理解，以下结合附图对本发明若干具体实例进行详细说明。

附图说明

[0023] 图1是本发明母线多铆枪同步协调作业系统一优选实施例的结构示意图；

[0024] 图2是本发明母线多铆枪同步协调作业系统的控制方法的流程示意图；

[0025] 图3是本发明铆接对象另一规格母线的结构示意图；

[0026] 图4是本发明母线多铆枪同步协调作业系统控制方法的另一实施流程图。

具体实施方式

[0027] 实施例一

[0028] 如图1所示，是本发明母线多铆枪同步协调作业系统一优选实施例的结构示意图。由该附图可以清楚地看到，该母线多铆枪同步协调作业系统的结构组成主要包括主体框架1及其工件传送带11、第一铆枪21、第二铆枪22、第三铆枪23、第四铆枪24、两个水平伺服31、32、复数垂直伺服41、42……、一个龙门夹伺服5、顶升和下压气缸6，以及连接各伺服动作的强筋线7。此外，在工件传送带11的母线铆接区域前端，还设有至少一个光电传感器9。本实施例中，该多铆枪同步协调作业系统的铆接对象为无窗口的四线制母线81，其H型材和U型材所围裹的空间内平行排列有四条母排811。该系统结构的组成构件中：

[0029] 该主体框架1为一个大型镂空式框架结构，其间贯穿设置有工件传送带11，并且在其顶部空间内固定装设有PLC控制器12。在主体框架1内部，还分别设有若干用于定位的支架；

[0030] 该水平伺服31、32固定装设在主体框架1之上，并且分设在工件传送带11上与母线传送方向相垂直的两侧。其主要作用是对同侧铆枪进行水平位置精确定位；

[0031] 该垂直伺服数量可以根据铆枪的数量进行一一匹配，各垂直伺服分别装设在主体框架1内部，且在数量上对称分布于工件传送带11的两侧，图中可视部分的垂直伺服数量为两个，分别为第一垂直伺服41和第二垂直伺服42，其主要作用是对同侧铆枪进行垂直方向的精确定位；

[0032] 该龙门夹伺服5为装设在工件传送带11的母线铆接区域内，主要用于母线逐点铆接时夹持母线进行前后位置的精确定位移动。

[0033] 该第一铆枪21至第四铆枪24两两相对，也分别设置在工件传送带11两侧，每一个铆枪均通过各自的机械臂与同侧的水平伺服及唯一对应的垂直伺服相连接。

[0034] 上述各伺服均为气缸驱动式伺服装置，且分别通过各自的总线接入到PLC控制器12，接受PLC控制器12的动作指令并运行。其中该PLC控制器的运算单元可以是CPU315-2DP°；该PLC控制器与各伺服及铆枪之间的通讯，是通过RS-232总线接口实现的。

[0035] 此外，该顶升和下压气缸6装设在工件传送带11的下侧，主要用于对铆接区域的抬升和下降，其同样通过总线连接并受控于PLC控制器12。

[0036] 如图2所示，是本发明母线多铆枪同步协调作业系统控制方法的流程示意图。由此可见，上述各构件在实际的母线81铆接作业时，是通过如下步骤实现多铆枪同步协调作业的：

[0037] 首先，由PLC控制器接收上位机发来的母线信息，提取出母线长度、宽度、线制、铆点的相对位置、铆枪动作标志位、窗口校验点的相对位置和校验点所在的边等数据。这些数据可以是产线临时检测得到的，也可以是通过匹配条形码调用预编译的母线规格数据库获得。该PLC控制器在接收到这些数据后进行校验当前数据有效性；

[0038] 接着，PLC控制器根据提取的母线宽度数据计算出水平伺服的行走距离，在铆接前驱动水平伺服运动到相应位置，同时校验当前铆接母线宽度和与母线条形码数据的一致性；

[0039] 再接着，根据提取的母线线制数据计算出各垂直伺服的行走距离；根据铆点的相对位置和对应的铆枪动作标志位计算出龙门夹伺服的行走距离。PLC控制器根据计算出的距离结果，驱动龙门夹伺服运送母线至对应的铆接位置；再根据铆枪动作标志位数据驱动当前位置需要铆接的铆枪进行铆接。其中该需要铆接的位置指的是第一铆枪、第二铆枪、第三铆枪、第四铆枪各自所对应的铆接点以及其中任意几个组合构成的铆接点组；

[0040] 最后，由PLC控制器执行程序，重复以上龙门夹伺服的受控运送和垂直伺服的定位的周期性控制，直至所有铆点铆完为止。

[0041] 值得注意的是：龙门夹伺服5的运行距离是有限的，故而其受PLC控制器驱动为往复式运动，才能将整条母线输送完成。这就需要PLC来进行协调控制：驱动龙门夹气缸张开，驱动龙门夹伺服后退，驱动龙门夹气缸夹紧，驱动龙门夹伺服前进，驱动铆枪气缸拉紧，驱动铆枪铆接，驱动铆枪气缸松开，驱动龙门夹伺服前进，驱动铆枪气缸拉紧，驱动铆枪铆接，驱动铆枪气缸松开。这样循环直到无法继续行走到下一个铆点位置，这时候驱动龙门夹气缸张开，驱动龙门夹伺服后退，驱动龙门夹气缸夹紧，驱动龙门夹伺服前进，继续循环。这样循环直到铆完最后一个铆点。

[0042] 实施例二

[0043] 如图3所示，是本发明铆接对象另一规格母线的结构示意图。由该附图可见：该类母线82具有窗口822，根据客户的技术要求，窗口的位置不能铆接，需要在窗口的两边固定距离铆接四个点M1～M4。并且，该五线制母线的头部及尾部的母排两端均形成有弯曲部分821。故而当采用实施例一所介绍的多铆枪同步协调作业系统中，还需要对其进行进一步地改进设计，但这并不与本发明的创新本质相违背。由于采用的机台设备整体与实施例一相同，且已在该实施例中详细介绍，故此处不在予以赘述。仅突出该同步协调作业系统对于母线窗口及母线头尾部弯曲部分的改进措施。

[0044] 结合图4本发明母线多铆枪同步协调作业系统控制方法的另一实施流程图可见：一方面，PLC控制器根据窗口校验点的相对位置和校验点所在的边，会在母线运行到相应校验点的时候检测校验孔，从而校验当前铆接的母线的窗口位置和条形码数据是否相符。另一方面，为了避免母线头部和尾部通过气缸和铆枪的时候卡住，在工件传送带的母线铆接区域前端，还设有至少一个光电传感器。对其如下两方面处理。首先，通过配合光电传感器，结合程序处理，使得所有的顶升气缸和下压气缸在母线头部通过以后才动作，并且在母线尾部将要到达的时候复位。其次，通过配合光电传感器，结合程序处理，使得四个铆枪垂直轴在母线头部通过后的各自第一个铆点位置到达后才开始驱动运行，并且在母线尾部到达前的最后一个铆点铆完以后，就开始复位。

[0045] 通过以上两个具体实施例的描述，本发明母线多铆枪同步协调作业系统及其控制方法具有切实的实用性：通过PLC控制器接收来自上位机的母线规格数据，并对这些数据根据铆接要求进行计算，从而输出具有协调、可控的多铆枪同步控制信号，驱动各伺服装置、顶升气缸、下压气缸及铆枪进行同步多点铆接，实现了高效的母线自动化铆接装配，同时通过多个水平、垂直方向上位置可调的伺服调节作用，也提高了母线装配系统对母线规格差异的兼容性，较之于工人手工铆接和呆板的机器逐点铆接，本发明具有突出的优越性能。

[0046] 综上所述，是对本发明母线多铆枪同步协调作业系统及其控制方法通过具体实施例的详细描述，但并非以这些实施例来限制本发明多样性的实施方式及要求的权利要求保护范围。因此，但凡理解本发明，并根据上述实施例进行的等效结构变化或构件替换，能够实现相同目的和效果的设计，均应视为对本专利申请保护内容的侵犯。