在完成了五轴铣削混联机器人的硬件设计后,为了确保五轴铣削混联机器人能够进行完整的铣削运动,需要对五轴铣削混联机器人进行软件设计。运动控制软件为 STEP7‑Micro/WIN SMART 软件,由该软件编写的程序被下载到 200 Smart PLC 进行运动控制。运动控制主要通过软件运动控制库进行运动 [6]。在本文中整个系统的程序主要包括主程序、伺服电动缸子程序、伺服电动机子程序、初始化子程序、自动控制子程序、手动控制子程序、报警及复位子程序 [7],主程序主要起到调用子程序的作用,在控制系统上电时,PLC 会对 3 个伺服电动缸及 2 个伺服电动机进行位置检测,确定是否在零点,以及是否需要进行回零的操作。
1) 初始化子程序。驱动器和 PLC 上电以后,检测各个电动缸和电动机是否在原点位置,检查五轴铣削混联机器人的状态 [8],如图 7 所示。
图 7 初始化子程序流程图
2) 报警及复位子程序。当电动机运行发生错误时进行报警,在最快的时间内停止工作,等待工作人员修复完成,进行复位操作,恢复到初始化后的状态。主要包括对应的每个轴的初始化轴的参数、每个轴手动控制轴的子程序、每个轴的绝对定位控制子程序、寻找参考点子程序。
3) 每个支链的电动缸子程序和电动机子程序。
4) 手动控制。包括单轴点动、回原点,主要用于在故障、安装等情况下进行调试。
5) 自动控制。写入预定参数,在自动模式下按照预定的铣削轨迹进行铣削工作。
由于每个电动缸和电动机所在的位置不同,导致它们回到原点的时间不相同,所以需要每个电动机到达原点位置时反馈 1 个标志位信号,当 5 个标志位信号都反馈完成,则代表回原点完成。图 8 所示程序用于判断 3 个电动缸和 2 个 A、C 轴电动机是否在原点。


在进行自动程序编写时,需要先通过运动控制向导对五轴铣削混联机器人进行组态,自动控制程序根据设定好的预定轨迹,进行铣削加工,当达到铣削工件的位置时,电主轴开始工作,按照预定的轨迹进行运动,当铣削完成后,电主轴停止转动,五轴铣削混联机器人回到零点,等待下一步的命令。同样在进行预定轨迹编写时,需要通过手动控制程序多次单步调试后,经过试运行确认没有任何危险后,才可以进行铣削工作。手动控制程序主要用于调试五轴铣削混联机器人参数,单步运行程序,解决故障问题等,除了上述自动控制程序以外,还应该具有记录保存每一个电动缸和电动机的当前位置的功能,以便于电动机和电动缸上电回零点。
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