РОБОТИЗИРОВАННЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ ПОДВЕСНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПЛИТОК И СПОСОБ ЕГО РАБОТЫ
ROBOT MODULE FOR SUSPENDED MOVEMENT OF TILES AND METHOD OF OPERATION THEREOF

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Изобретение относится к области оборудования для плиток, в частности к роботизированному модулю для подвесного перемещения плиток и способу его работы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] При производстве плиток, используемых для строительства декораций, в целом требуется, чтобы плитки были обработаны на ряде станций обработки, так что имеется необходимость в повторяемом перемещении плиток между этими станциями обработки. В указанном выше процессе перемещения имеющиеся плитки в целом переносятся путем перетаскивания вручную, что не только неэффективно, но также затрудняет гарантию того, что плитки не будут повреждены в процессе перемещения. В настоящее время в роботизированных модулях используются роботизированные всасывающие зажимные приспособления, но они применяются только к неупакованным плиткам или упакованным плиткам с плоскими поверхностями. В случае, когда плитки были упакованы, а поверхность их упаковки не является плоской, эффект от роботизированных модулей для плиток неудовлетворительный, а нагрузка на всасывающие зажимные приспособления небольшая, и в большинстве случаев роботизированные модули с всасывающим зажимным приспособлением не могут удовлетворить данную потребность. Другим способом является перемещение, защелкивание и складывание. Несмотря на то, что эффект складывания может удовлетворить текущие потребности, применимость является низкой. В особых случаях, требования к траектории складывания не могут быть удовлетворены, гибкость не надежная, конструкция сложная, а ремонт затруднен.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Для решения указанной выше технической проблемы, одной из целей настоящего изобретения является представление роботизированного модуля для подвесного перемещения плиток, который обеспечивает возможность гибкого, эффективного и точного позиционирования штабеля плиток безопасным образом.
[0004] Для достижения указанной выше цели, техническое решение, используемое в настоящем изобретении, заключается в следующем:
[0005] Роботизированный модуль для подвесного перемещения плиток содержит компонент управления, компонент позиционирования и компонент фиксации. Компонент управления содержит программируемый логический контроллер (ПЛК), а компонент позиционирования содержит сервосистему, компонент позиционирования по оси X, компонент позиционирования по оси Y, компонент позиционирования по оси Z и компонент кругового позиционирования. ПЛК-контроллер отправляет импульсный сигнал на сервосистему и управляет изменением пространственного положения компонента позиционирования по оси X, компонента позиционирования по оси Y, компонента позиционирования по оси Z и компонента кругового позиционирования посредством сервосистемы. Компонент кругового позиционирования установлен на компоненте фиксации и приводит компонент фиксации во вращение. Компонент фиксации содержит захватывающую часть, цилиндр и магнитный переключатель. ПЛК-контроллер отправляет импульсный сигнал на цилиндр, цилиндр активирует захватывающую часть для захвата или отпускания плитки, а магнитный переключатель определяет состояние цилиндра.
[0006] Предпочтительно, компонент фиксации дополнительно содержит фотоэлектрический датчик для идентификации плитки и отправки сигнала, представляющего номер упаковки захваченной плитки, обратно на ПЛК-контроллер.
[0007] Предпочтительно, компонент позиционирования по оси X содержит горизонтальную балку для подвесного перемещения и блок скольжения по оси X, размещенный на горизонтальной балке для подвесного перемещения. Компонент позиционирования по оси Y содержит роботизированную руку по оси Y, а компонент позиционирования по оси Z содержит роботизированную руку по оси Z. Рука по оси Y соединена с блоком скольжения по оси X, рука по оси Y снабжена канавкой скольжения по оси Y, рука по оси Z установлена на канавке скольжения по оси Y, и рука по оси Z скользит по канавке скольжения. Компонент фиксации установлен на роботизированной руке по оси Z.
[0008] Предпочтительно, может быть предусмотрено пять наборов сервосистем, два набора соединены на обеих сторонах с компонентом позиционирования по оси X, а оставшиеся три набора сервосистем, соответственно, соединены с компонентом позиционирования по оси Y, компонентом позиционирования по оси Z и компонентом кругового позиционирования. Каждая сервосистема содержит сервомотор, сервопривод и планетарный редуктор. Сервосистемой управляет импульсный сигнал, отправляемый ПЛК-контроллером. Каждый из двух наборов сервосистем соединен с компонентом позиционирования по оси X и они работают синхронно для того, чтобы повысить крутящий момент, делать работу более устойчивой, а позиционирование - более точным. Каждый из компонента позиционирования по оси Y, компонента позиционирования по оси Z и компонента кругового позиционирования при фиксации использует соответствующую сервосистему.
[0009] Предпочтительно, роботизированная рука по оси Z снабжена канавкой скольжения по оси Z, а компонент фиксации передвигается вверх и вниз вдоль канавки скольжения по оси Z.
[0010] Предпочтительно, компонент позиционирования по оси X содержит горизонтальную балку для подвесного перемещения и блок скольжения по оси X, причем блок скольжения по оси X размещен на горизонтальной балке для подвесного перемещения. Компонент позиционирования по оси Y содержит роботизированную руку по оси Y, а компонент позиционирования по оси Z содержит роботизированную руку по оси Z. Роботизированная рука по оси Z передвигается вверх и вниз вдоль канавки или сталкивается с блоком скольжения по оси X. Канавка скольжения по оси Y выполнена в роботизированной руке по оси Y, а на роботизированной руке по оси Z расположен зажимной элемент. Зажимной элемент удерживается в канавке скольжения по оси Y. Рука по оси Z скользит в канавке скольжения по оси Y через зажимной элемент. Компонент фиксации установлен на нижнем конце роботизированной руки по оси Z. Ограничительный переключатель используется для определения рабочего диапазона руки для плиток для предотвращения повреждения оборудования и других рисков безопасности за пределами заранее определенного положения.
[0011] Предпочтительно, на компоненте позиционирования расположено восемь переключателей, которые, соответственно, установлены на компоненте позиционирования по оси X, компоненте позиционирования по оси Y, компоненте позиционирования по оси Z и компоненте кругового позиционирования. Ограничительный переключатель определяет диапазон пространственного движения роботизированного модуля.
[0012] Предпочтительно, компонент управления также содержит сенсорный экран для задания начальной координаты фиксации и отображения статуса роботизированной руки в режиме реального времени.
[0013] Другой целью настоящего изобретения является представление способа синхронного разделения плитки. Для достижения указанной выше цели, техническое решение, используемое в настоящем изобретении, заключается в следующем.
[0014] Способ работы роботизированного модуля для подвесного перемещения плиток включает следующие этапы:
[0015] S1. задание начальной пространственной координаты плитки, конечной пространственной координаты для расположения плитки и угла компонента фиксации на сенсорном экране;
[0016] S2. выполнение пространственного расположения, активацию работы сервосистемы и активацию компонента позиционирования по оси X, компонента позиционирования по оси Y, компонента позиционирования по оси Z и компонента кругового позиционирования для передвижения плитки посредством сервосистемы, захват плитки захватывающей частью компонента фиксации таким образом, что плитка поднимается в начальную пространственную координату плитки, и перемещение плитки в конечную пространственную координату для расположения плитки; и
[0017] S3. управление роботизированным модулем посредством сервосистемы для вертикального перемещения для следующего цикла и вычисление ПЛК-контроллером координаты начальной точки и координаты конечной точки следующего цикла, согласно сигналу, представляющему номер упаковки плитки с предыдущего цикла, и повтор циклов до завершения работы.
[0018] Предпочтительно, этап S2 включает: перемещение компонента фиксации в место наискось над начальной пространственной координатой плитки, а затем вертикальное перемещение вниз к той же горизонтальной линии, на которой находится начальная пространственная координата плитки, регулировка угла компонента фиксации таким образом, чтобы он был параллелен плитке, и горизонтальное перемещение компонента позиционирования по оси X в направлении плитки, при этом он прекращает перемещение, когда фотоэлектрический датчик обнаруживает плитку, после подтверждения прибытия, активацию цилиндром захватывающей части для захвата плитки, подачу магнитным переключателем сигнала захвата положения цилиндра обратно на ПЛК-контроллер, а также обратную подачу фотоэлектрическим датчиком сигнала, представляющего номер упаковки плитки, при этом сервосистема продолжает работу, перемещая плитку в место над конечной пространственной координатой для расположения плитки, а затем перемещение плитки вниз в конечную пространственную координату для расположения плитки, после достижения конечной точки, цилиндр активирует захватывающую часть для отпускания плитки.
[0019] По сравнению с уровнем техники, настоящее изобретение достигает следующие полезные технические эффекты.
[0020] Роботизированная система управления для подвесного перемещения плиток, согласно изобретению, содержит ПЛК-контроллер и сенсорный экран, и она является ядром управления всего роботизированного модуля для подвесного перемещения плиток. ПЛК-контроллер выполняет прием данных, обработку информации и передачу импульсного сигнала в соответствии с программой. Сенсорный экран обеспечивает простое взаимодействие человек-компьютер, обеспечивая возможность настройки координат и отображения статуса роботизированной руки для плиток в режиме реального времени. Компонент позиционирования обеспечивает возможность выполнения компонентом фиксации перемещения по оси X, по оси Y, по оси Z и в круговом направлении в пространственном диапазоне. Компонент фиксации может вращаться, а соответствующий угол выбирается для захвата и перемещения плитки во избежание высоких требований в отношении гладкости поверхности плитки со стороны всасывающего зажимного приспособления. Роботизированный модуль, в соответствии с настоящим изобретением, обладает простой общей конструкцией, надежным функционалом, широкой сферой применения, надежной пригодностью и обеспечивает точное позиционирование, а также может эффективно и безопасно укладывать плитки, и экономить затраты на рабочую силу и обеспечивать более высокую эффективность.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0021] Фигура 1 представляет собой схематический вид конструкции роботизированного модуля для подвесного перемещения плиток, в соответствии с настоящим изобретением.
[0022] Описание ссылочных обозначений и символов:
[0023] 1. Плитка; 2. Сервосистема; 3. Компонент фиксации; 4. Рука по оси Z; 5. Горизонтальная балка для подвесного перемещения; 6. Стеллаж для плиток; 7. Блок скольжения по оси X.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0024] Настоящее изобретение будет далее описано подробно ниже со ссылкой на варианты реализации для того, чтобы сделать цели, решение и полезные эффекты настоящего изобретения более ясными, однако объем изобретения не ограничивается конкретными вариантами реализации, описанными ниже.
[0025] Вариант реализации 1
[0026] Как показано на фигуре 1, роботизированный модуль для подвесного перемещения плиток содержит компонент управления, компонент позиционирования и компонент 3 фиксации. Компонент управления содержит программируемый логический контроллер (ПЛК), а компонент позиционирования содержит сервосистему 2, компонент позиционирования по оси X, компонент позиционирования по оси Y, компонент позиционирования по оси Z и компонент кругового позиционирования. ПЛК-контроллер отправляет импульсный сигнал на сервосистему 2 и управляет изменением пространственного положения компонента позиционирования по оси X, компонента позиционирования по оси Y, компонента позиционирования по оси Z и компонента кругового позиционирования посредством сервосистемы 2. Компонент кругового позиционирования установлен на компоненте 3 фиксации и приводит компонент 3 фиксации во вращение. Компонент 3 фиксации содержит захватывающую часть, цилиндр и магнитный переключатель. ПЛК-контроллер отправляет импульсный сигнал на цилиндр, цилиндр активирует захватывающую часть для захвата или отпускания плитки 1, а магнитный переключатель определяет состояние цилиндра. Компонент 3 фиксации дополнительно содержит фотоэлектрический датчик для идентификации плитки 1 и отправки сигнала, представляющего номер упаковки захваченной плитки 1, обратно на ПЛК-контроллер. Компонент управления также содержит сенсорный экран для задания начальной координаты фиксации и отображения статуса роботизированной руки в режиме реального времени.
[0027] Роботизированный модуль для подвесного перемещения плиток установлен на каркасе. Каркас содержит горизонтальную балку 5 для подвесного перемещения и две вертикальные балки для подвесного перемещения. Компонент позиционирования по оси X содержит горизонтальную балку для подвесного перемещения и блок 7 скольжения по оси X, размещенный на горизонтальной балке для подвесного перемещения. Компонент позиционирования по оси Y содержит роботизированную руку по оси Y, а компонент позиционирования по оси Z содержит роботизированную руку 4 по оси Z. Рука по оси Y соединена с блоком 7 скольжения по оси X, рука по оси Y снабжена канавкой скольжения по оси Y, рука 4 по оси Z установлена на канавке скольжения по оси Y, и рука 4 по оси Z скользит по канавке скольжения. Компонент 3 фиксации установлен на роботизированной руке 4 по оси Z, и роботизированная рука 4 по оси Z снабжена канавкой скольжения по оси Z, а компонент 3 фиксации передвигается вверх и вниз вдоль канавки скольжения по оси Z. Сервосистема 2 управляет блоком 7 скольжения по оси X для перемещения вдоль направления оси X по горизонтальной балке для подвесного перемещения, тем самым приводя компонент 3 фиксации в движение в направлении оси X. Рукой 4 по оси Z управляет сервосистема 2 для перемещения вдоль направления оси Y по канавке скольжения по оси Y, тем самым приводя компонент 3 фиксации в движение в направлении оси Y. Сервосистема 2 управляет компонентом 3 фиксации для передвижения вверх и вниз вдоль направления оси Z в канавке скольжения по оси Z. В то же время, сервосистема 2 может управлять компонентом 3 фиксации для вращения с целью регулировки угла захватывающей части.
[0028] Может быть предусмотрено четыре или пять наборов сервосистем 2, а в настоящем варианте реализации, предпочтительно, предусмотрено пять наборов сервосистем 2. Два набора сервосистем 2 соединены на обеих сторонах с компонентом позиционирования по оси X, а оставшиеся три набора сервосистем 2, соответственно, соединены с компонентом позиционирования по оси Y, компонентом позиционирования по оси Z и компонентом кругового позиционирования. Каждая сервосистема 2 содержит сервомотор, сервопривод и планетарный редуктор. Сервосистемой 2 управляет импульсный сигнал, отправляемый ПЛК-контроллером. Два набора сервосистем, соединенные с компонентом позиционирования по оси X, работают синхронно для того, чтобы повысить крутящий момент, делать работу более устойчивой, а позиционирование - более точным. Каждый из компонента позиционирования по оси Y, компонента позиционирования по оси Z и компонента кругового позиционирования при фиксации использует соответствующую сервосистему 2.
[0029] На компоненте позиционирования расположено восемь переключателей, которые, соответственно, установлены в двух крайних положениях компонента позиционирования по оси X, компонента позиционирования по оси Y, компонента позиционирования по оси Z и компонента кругового позиционирования, соответственно. То есть ограничительные переключатели, соответственно, размещены в двух крайних положениях горизонтальной балки 5 для подвесного перемещения, роботизированной руки по оси Y, роботизированной руки 4 по оси Z и компонента 3 фиксации, соответственно, и следовательно, диапазон движения роботизированного модуля по оси X, оси Y, оси Z и вращательных движений ограничен. Ограничительный переключатель используется для определения рабочего диапазона руки для плиток для предотвращения повреждения оборудования и других рисков безопасности за пределами заранее определенного положения. ПЛК-контроллер ответственен за прием сигналов, введенных ограничительным переключателем, магнитным переключателем и фотоэлектрическим датчиком, а также за обработку и вычисление этих сигналов, и отправку импульсных сигналов на сервосистему 2 и цилиндр, в соответствии с результатом, для определения режима движения.
[0030] Принцип работы роботизированного модуля для подвесного перемещения плиток, в соответствии с настоящим изобретением, заключается в следующем. Прежде всего, необходимо удостовериться в том, что окружающие условия безопасны, а затем включить питание, задать три параметра, то есть задать начальные пространственные координаты плитки, конечные пространственные координаты для размещения и угол компонента 3 фиксации. Затем нажать пусковую кнопку для начала позиционирования. Сервосистема 2 запускается, а затем перемещает компонент фиксации в точку А наискось над начальными пространственными координатами плитки, в соответствии с пространственными координатами. Компонент 3 фиксации перемещается вертикально вниз в точку В, находящуюся на той же горизонтальной линии, что и плитка 1. Отрегулировать угол захватывающей части таким образом, чтобы она была параллельна плитке 1, и затем переместить компонент 3 фиксации в горизонтальном направлении начальных пространственных координат плитки в стеллаже 6 для плиток. Когда фотоэлектрический датчик обнаруживает плитку 1, компонент 3 фиксации прекращает перемещение и достигает точки С взятия плитки. После подтверждения того, что была достигнута точка С взятия плитки, цилиндр в компоненте 3 фиксации работает и активирует захватывающую часть для захвата плитки 1, а затем магнитный переключатель и фотоэлектрический датчик подают сигналы состояния обратно на сервосистему 2. Сервосистема 2 продолжает работать, компонент 3 фиксации поднимается в точку D, находящуюся непосредственно над точкой С, а затем перемещается в точку Е над конечной точкой для расположения. Компонент 3 фиксации регулирует угол, в соответствии с положением установочного каркаса, а затем перемещается вниз для достижения конечной точки F для расположения. Цилиндр активирует захватывающую часть для отпускания плитки 1 и поддержания ее на месте, и затем компонент 3 фиксации перемещается вертикально вверх. Переход к следующему циклу. Ввиду того, что начальные и конечные точки этого цикла более не являются начальными и конечными точками предыдущего цикла, ПЛК-контроллер вычисляет начальные и конечные координаты следующего цикла на основе сигнала, представляющего номер упаковки плитки во время предыдущего цикла, и толщины каждой упаковки. Затем следует повтор этого цикла до полного завершения процесса. Нажать кнопку сброса на сенсорном экране для возврата роботизированного модуля для плиток в исходное состояние, а затем нажать кнопку остановки для выключения питания и завершения работы.
[0031] Роботизированная система управления для подвесного перемещения плиток, согласно изобретению, содержит ПЛК-контроллер и сенсорный экран, и она является ядром управления всего роботизированного модуля для подвесного перемещения плиток. ПЛК-контроллер выполняет прием данных, обработку информации и передачу импульсного сигнала в соответствии с программой. Сенсорный экран обеспечивает простое взаимодействие человек-компьютер, обеспечивая возможность настройки координат и отображения статуса роботизированной руки для плиток в режиме реального времени. Компонент позиционирования обеспечивает возможность выполнения компонентом 3 фиксации перемещения по оси X, по оси Y, по оси Z и в круговом направлении в пространственном диапазоне. Компонент 3 фиксации может вращаться, а соответствующий угол выбирается для захвата и перемещения плитки 1 во избежание высоких требований в отношении гладкости поверхности плитки 1 со стороны всасывающего зажимного приспособления. Роботизированный модуль, в соответствии с настоящим изобретением, обладает простой общей конструкцией, надежным функционалом, широкой сферой применения, надежной пригодностью и обеспечивает точное позиционирование, а также может эффективно и безопасно укладывать плитки 1, и экономить затраты на рабочую силу и обеспечивать более высокую эффективность.
[0032] Вариант реализации 2
[0033] В данном варианте реализации описаны лишь его отличия от представленного выше варианта реализации, а остальные технические признаки идентичны таковым в представленном выше варианте реализации. Компонент позиционирования по оси X содержит горизонтальную балку для подвесного перемещения и блок 7 скольжения по оси X, причем блок 7 скольжения по оси X размещен на горизонтальной балке для подвесного перемещения. Компонент позиционирования по оси Y содержит роботизированную руку по оси Y, а компонент позиционирования по оси Z содержит роботизированную руку 4 по оси Z. Роботизированная рука 4 по оси Z передвигается вверх и вниз вдоль канавки или сталкивается с блоком 7 скольжения по оси X. Канавка скольжения по оси Y выполнена в роботизированной руке по оси Y, а на роботизированной руке 4 по оси Z расположен зажимной элемент. Зажимной элемент удерживается в канавке скольжения по оси Y. Рука 4 по оси Z скользит в канавке скольжения по оси Y через зажимной элемент. Компонент 3 фиксации и роботизированная рука 4 по оси Z соединены между собой резьбовым соединением таким образом, что компонент 3 фиксации был неподвижно установлен на нижнем конце роботизированной руки 4 по оси Z.
[0034] Вариант реализации 3
[0035] В данном варианте реализации описаны лишь его отличия от представленного выше варианта реализации, а остальные технические признаки идентичны таковым в представленном выше варианте реализации. Каркас содержит две горизонтальные балки 5 для подвесного перемещения и четыре вертикальные балки для подвесного перемещения, а между двумя горизонтальными балками 5 для подвесного перемещения расположена рука по оси Y.
[0036] В настоящем изобретении также описан способ работы роботизированного модуля для подвесного перемещения плиток и он включает следующие этапы:
[0037] S1. задание начальной пространственной координаты плитки, конечной пространственной координаты для расположения плитки и угла компонента 3 фиксации на сенсорном экране;
[0038] S2. выполнение пространственного расположения, активацию работы сервосистемы 2 и активацию компонента позиционирования по оси X, компонента позиционирования по оси Y, компонента позиционирования по оси Z и компонента кругового позиционирования для передвижения плитки 1 посредством сервосистемы 2, захват плитки 1 захватывающей частью компонента 3 фиксации таким образом, что плитка 1 поднимается в начальную пространственную координату плитки, и перемещение плитки 1 в конечную пространственную координату для расположения плитки; и
[0039] S3. управление роботизированным модулем посредством сервосистемы 2 для вертикального перемещения для следующего цикла и вычисление ПЛК-контроллером координаты начальной точки и координаты конечной точки следующего цикла, согласно сигналу, представляющему номер упаковки плитки 1 с предыдущего цикла, и повтор циклов до завершения работы.
[0040] Этап S2 включает: Перемещение компонента 3 фиксации в место наискось над начальной пространственной координатой плитки, а затем перемещение вертикально вниз к той же горизонтальной линии, на которой находится начальная пространственная координата плитки. Регулировка угла компонента 3 фиксации таким образом, чтобы он был параллелен плитке 1, и перемещение компонента позиционирования по оси X горизонтально в направлении плитки 1. Он прекратит перемещение, когда фотоэлектрический датчик обнаружит плитку 1. После подтверждения прибытия, цилиндр активирует захватывающую часть для захвата плитки 1. Магнитный переключатель подает сигнал захвата положения цилиндра обратно на ПЛК-контроллер, а фотоэлектрический датчик обратно подает сигнал, представляющий номер упаковки плитки 1. Сервосистема 2 продолжает работу, перемещает плитку 1 в место над конечной пространственной координатой для расположения плитки, а затем перемещает плитку 1 вниз в пространственную координату для расположения плитки. После достижения конечной точки, цилиндр активирует захватывающую часть для отпускания плитки 1.
[0041] Специалистом в данной области техники могут быть реализованы изменения и модификации описанных выше вариантов реализации в свете представленного выше раскрытия. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается конкретными вариантами реализации, которые были раскрыты и описаны, а также предполагается, что модификации и изменения изобретения входят в объем прилагаемой формулы изобретения. В дополнение, несмотря на то, что в описании используются некоторые специфические термины, эти термины представлены лишь из соображений удобства описания и они не предполагают какое-либо ограничение изобретения.