剪折機(jī)床智能定位的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種剪折機(jī)床智能定位的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 剪折機(jī)床的后擋料通過電機(jī)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)位置的快速定位，用于控制所加工板材的送 料長(zhǎng)度，目前后擋料的傳動(dòng)采用異步電機(jī)的方式仍然受中小客戶所青睞。異步電機(jī)定位多 采用慣性定位控制實(shí)現(xiàn)，控制精度存在不穩(wěn)定性，而且定位效率低。
[0003] -直以來，對(duì)數(shù)控機(jī)床提高定位精度和工作效率稍有研究，常以提高定位精度為 主，而忽略的定位效率。如：申請(qǐng)?zhí)枮?00510024624.8，發(fā)明名稱"基于滑行距離的'三點(diǎn)式' 位置控制方法"的專利，是針對(duì)三相異步電機(jī)控制，計(jì)算滑行距離；而且滑行距離計(jì)算要求 電機(jī)轉(zhuǎn)速必須達(dá)到勻速狀態(tài)，方可保證定位精度；申請(qǐng)?zhí)枮?01210538804.8，發(fā)明名稱"一 種剪板機(jī)或折彎?rùn)C(jī)后擋料的定位方法"的專利，是針對(duì)三相異步電機(jī)控制，通過有限次慣量 逼近到達(dá)目標(biāo)位置的方法，多次計(jì)算補(bǔ)償并轉(zhuǎn)換為持續(xù)控制時(shí)間。
[0004] 上述兩種方法均采用了多次定位，通過滑行距離或者慣性逼近進(jìn)行補(bǔ)償?shù)竭_(dá)目標(biāo) 位置的方法，提高了定位精度的同時(shí)，消耗了時(shí)間作為代價(jià)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有機(jī)床應(yīng)用，提供一種剪折機(jī)床智能定位的 方法;可在不使用變頻器或者其他調(diào)速裝置的情況下，提高剪折機(jī)床后擋料的定位精度和 定位效率，減少人工參與，提高機(jī)械機(jī)床的智能化、數(shù)控化。
[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
[0007] -種剪折機(jī)床智能定位的方法，剪折機(jī)中設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電機(jī)和用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的 運(yùn)動(dòng)控制單元，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸連接用于驅(qū)動(dòng)后擋料做前后直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的絲桿，還包 括位置檢測(cè)單元，所述的位置檢測(cè)單元用于檢測(cè)后擋料的實(shí)時(shí)位置并反饋至運(yùn)動(dòng)控制單 元，所述的后擋料的定位方法包括如下步驟：
[0008] (1):參數(shù)設(shè)定，由η個(gè)斷點(diǎn)將絲桿上后擋料限位范圍分成n+1段，設(shè)第i個(gè)斷點(diǎn)處絲 桿的摩擦系數(shù)為匕、停止慣量為 ￡l，其中η是大于1的整數(shù)，i是介于0和η之間的整數(shù)，在運(yùn)動(dòng) 控制單元中輸入絲桿的長(zhǎng)度、后擋料限位范圍、各段絲桿的摩擦系數(shù)匕和后擋料實(shí)際停止 位置與最優(yōu)停止位置X之間的到位允許誤差σ，停止慣量為^取默認(rèn)值；
[0009] (2):計(jì)算各斷點(diǎn)區(qū)間的區(qū)間停止慣量δ(Χι)，運(yùn)動(dòng)控制單元根據(jù)輸入的絲桿分段 計(jì)算各斷點(diǎn)區(qū)間的區(qū)間停止慣量S (Xl )，計(jì)算方式是
[0010]
[0011] 其中C0是
[0012] 默認(rèn)的摩擦系數(shù)；
[0013 ]由此解析出各個(gè)目標(biāo)位置的區(qū)間停止慣量
[0014] (δι,δ2, ··· ,δη) =c〇(ci,C2, ··· ,cn)[Diag(ei, ε2, ···, εη)]
[0015] 并儲(chǔ)存計(jì)算出的δ (Xi);
[0016] (3):設(shè)定最優(yōu)停止位置，運(yùn)動(dòng)控制單元自動(dòng)識(shí)別最優(yōu)停止位置所在的絲桿斷點(diǎn) 區(qū)間以及該斷點(diǎn)區(qū)間的區(qū)間停止慣量S (Xl);
[0017] (3.1)運(yùn)動(dòng)控制單元計(jì)算定位到達(dá)預(yù)期的目標(biāo)位置區(qū)域[X廠0，&+0]的停止位置， 運(yùn)動(dòng)控制單元輸出電機(jī)控制信號(hào)為 Xj±S(Xl)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)絲桿驅(qū)動(dòng)后擋料向最優(yōu)停止位 置xj運(yùn)動(dòng)至距離為S(xi)時(shí)停止；
[0018] (3.2)位置檢測(cè)單元檢測(cè)后擋料的實(shí)際停止位置并將后擋料的實(shí)際位置反饋至運(yùn) 動(dòng)控制單元；
[0019] 如果后擋料的實(shí)際停止位置位于[Xj-0，Xj+0]區(qū)域內(nèi)，位置檢測(cè)單元輸出到位信 號(hào)，定位結(jié)束；
[0020] 如果后擋料的實(shí)際停止位置位于[以-σ，^+σ]區(qū)域外，則重復(fù)步驟（3.1)和步驟 (3.2) ，直至到后擋料的實(shí)際停止位置位于[Xj-0，Xj+0]區(qū)域內(nèi)，位置檢測(cè)單元輸出到位信 號(hào)，定位結(jié)束。
[0021] 本發(fā)明方法的剪板機(jī)或者折彎?rùn)C(jī)控制系統(tǒng)，合理減少人工參與程度，采用完全自 動(dòng)控制的方法，由于本發(fā)明不需要電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，因此可在不使用變頻器或者其他調(diào)速裝 置的情況下，提高剪折機(jī)床后擋料的定位精度和定位效率，減少人工參與，提高了數(shù)控機(jī)械 機(jī)床的智能化、數(shù)控化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法先計(jì)算出最優(yōu)停止位置的區(qū)間停止慣 量，在后擋料距離最優(yōu)停止位置的距離為該區(qū)間停止慣量時(shí)電機(jī)停止，后擋料在慣性的作 用下最多再運(yùn)動(dòng)的距離是該區(qū)間停止慣量，因此提高了一次定位成功率，減少了繼電器的 開關(guān)次數(shù)，減少了電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換的頻次，保護(hù)了繼電器的使用壽命，減少了維護(hù)成本。
[0022] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟(3.2)中，
[0023]如果后擋料的實(shí)際停止位置尚未到達(dá)[幻-0士+0]區(qū)域，則重復(fù)步驟(3.1)和步驟 (3.2) ，直至到后擋料的實(shí)際停止位置位于[Xj-0，Xj+0]區(qū)域內(nèi)，位置檢測(cè)單元輸出到位信 號(hào)，定位結(jié)束；
[0024]如果后擋料的實(shí)際停止位置超過[以-σ，Χ#σ]區(qū)域，則重復(fù)步驟（3.1)和步驟 (3.2) ，并且該過程中運(yùn)動(dòng)控制單元控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿反轉(zhuǎn)，直至到后擋料的實(shí)際停止 位置位于[q-σ，q+σ ]區(qū)域內(nèi)，位置檢測(cè)單元輸出到位信號(hào)，定位結(jié)束。
[0025]本發(fā)明通過電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)后擋料朝著電機(jī)方向或者遠(yuǎn)離電機(jī)的方向運(yùn) 動(dòng)。
[0026] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟(1)中還包括輸入距離a，如果步驟(3.2)中后擋料 的實(shí)際停止位置位于[xr0，Xj+0]區(qū)域外并且與[礦 0，幻+0]區(qū)域的端點(diǎn)的距離小于a，則電 機(jī)驅(qū)動(dòng)后擋料至距離[&-σ，&+ σ]區(qū)域大于a后再重復(fù)步驟(3.1)和步驟(3.2)。
[0027] 當(dāng)后擋料的實(shí)際停止位置與[XnXj+0]區(qū)域位置較近時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)就可能是的后 擋料超出[ Xj-0，Xj+0]區(qū)域并且超出的距離也很小，所以本發(fā)明采用單邊定位的方式，先將 后擋料驅(qū)動(dòng)到距離[幻-0，幻+0]區(qū)域較遠(yuǎn)的位置再定位。
[0028] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟（1)中還輸入有最大重復(fù)次數(shù)，所述的最大重復(fù)次 數(shù)是步驟(3.2)中重復(fù)步驟(3.1)和步驟(3.2)的次數(shù)。
[0029] 作為本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)，最大重復(fù)次數(shù)為3次。
[0030]本發(fā)明中限定最大重復(fù)次數(shù)，如果經(jīng)過三次定位，后擋料定位精度仍不滿足規(guī)定， 則需要對(duì)硬件進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)限定最大重復(fù)次數(shù)，減少定位的時(shí)間，通過多次實(shí)驗(yàn)證實(shí)，本 發(fā)明中一次定位成功率達(dá)到94 %，二次定位的成功率達(dá)到100 %。
[0031]綜上所述，本發(fā)明的有益效果是：一次定位成功率高，繼電器的使用壽命長(zhǎng)，維護(hù) 成本低。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明中定位系統(tǒng)的框圖。
[0033]圖2是本發(fā)明中定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框圖。
[0034]圖3是本發(fā)明的定位方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的說明。
[0036]如圖1和圖2所示，剪折機(jī)中設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電機(jī)、位置檢測(cè)單元和用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī) 的運(yùn)動(dòng)控制單元，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸連接用于驅(qū)動(dòng)后擋料做前后直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的絲桿，所 述的位置檢測(cè)單元用于檢測(cè)后擋料的實(shí)時(shí)位置并反饋至運(yùn)動(dòng)控制單元，所述的后擋料的定 位方法如圖3所示，具體的步驟如下：
[0037] (1):參數(shù)設(shè)定，由η個(gè)斷點(diǎn)將絲桿上后擋料限位范圍分成η+1段并輸入η的數(shù)值，設(shè) 第i個(gè)斷點(diǎn)處絲桿的摩擦系數(shù)為G、停止慣量為￡l、數(shù)值a，其中η是大于1的整數(shù)，i是介于0和 η之間的整數(shù)，在運(yùn)動(dòng)控制單元中輸入絲桿的長(zhǎng)度、后擋料限位范圍、各段絲桿的摩擦系數(shù) G和后擋料實(shí)際停止位置與最優(yōu)停止位置X之間的到位允許誤差σ，停止慣量為ει取默認(rèn)值；
[0038] (2):計(jì)算各斷點(diǎn)區(qū)間的停止慣量δ(Χι)，運(yùn)動(dòng)控制單元根據(jù)手動(dòng)輸入的絲桿分段 計(jì)算各斷點(diǎn)區(qū)間的區(qū)間停止慣量S (Xl )，計(jì)算方式是
[0039]
[0040] 其中CO是默認(rèn)的摩擦系數(shù)；
[0041] 由此解析出各個(gè)目標(biāo)位置的區(qū)間停止慣量
[0042] (δι,δ2, ··· ,δη) =co(ci,C2, ··· ,cn)[Diag(ei, ε2, ···, εη)]
[0043]并儲(chǔ)存計(jì)算出的δ(Χ?);
[0044] (3):定位測(cè)試：以斷點(diǎn)位置^為最優(yōu)停止位置測(cè)試，運(yùn)動(dòng)控制單元自動(dòng)識(shí)別最優(yōu) 停止位置所在的絲桿斷點(diǎn)區(qū)間以及該斷點(diǎn)區(qū)間的區(qū)間停止慣量δ (Xl);
[0045] (3.1)運(yùn)動(dòng)控制單元輸出電機(jī)控制信號(hào)為Xi ± δ(Χ?)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)絲桿驅(qū)動(dòng)后擋 料向最優(yōu)停止位置Xi運(yùn)動(dòng)至距離為δ Ui)時(shí)停止；
[0046] (3.2)位置檢測(cè)單元檢測(cè)后擋料的實(shí)際停止位置并將后擋料的實(shí)際位置反饋至運(yùn) 動(dòng)控制單元；
[0047]如果后擋料的實(shí)際停止位置位于[Χι-σ，Χι+σ]區(qū)域內(nèi)，位置檢測(cè)單元輸出到位信 號(hào)，定位結(jié)束；
[0048]如果后擋料的實(shí)際停止位置位于[Χι-σ，Χι+σ]外，則重復(fù)步驟(3.1)和步驟(3.2)， 直至到后擋料的實(shí)際停止位置位于[Χι_σ，Χι+σ]區(qū)