多臺沖床聯(lián)機(jī)同期運(yùn)行系統(tǒng)及其運(yùn)行控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種多臺沖床聯(lián)機(jī)同期運(yùn)行系統(tǒng)及其運(yùn)行控制方法，系統(tǒng)包括2臺以上壓力機(jī)機(jī)床，以及機(jī)床運(yùn)行控制模塊；機(jī)床運(yùn)行控制模塊包括滑塊位移編碼器、變頻器和運(yùn)行管理器；各變頻器的輸出端分別連接一臺壓力機(jī)機(jī)床的電動機(jī)；各滑塊位移編碼器連接一臺壓力機(jī)機(jī)床的曲軸，以檢測該機(jī)床曲軸的轉(zhuǎn)角信號；滑塊位移編碼器將檢測到的轉(zhuǎn)角信號傳輸至運(yùn)行管理器；運(yùn)行管理器根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)角信號與滑塊目標(biāo)位置曲軸轉(zhuǎn)角的偏差，向各相應(yīng)的變頻器發(fā)送相應(yīng)的速度補(bǔ)償指令，以通過改變曲軸轉(zhuǎn)速改變滑塊運(yùn)行速度，使得各壓力機(jī)機(jī)床的滑塊分別在指定的時間到達(dá)指定的位置。本發(fā)明可克服多機(jī)床生產(chǎn)線布局結(jié)構(gòu)及控制精度的缺陷，準(zhǔn)確控制多臺機(jī)床的同步或協(xié)同工作。
【專利說明】多臺沖床聯(lián)機(jī)同期運(yùn)行系統(tǒng)及其運(yùn)行控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓力機(jī)運(yùn)行控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是用于多臺壓力機(jī)聯(lián)機(jī)自動化生產(chǎn)的一種多臺沖床聯(lián)機(jī)同期運(yùn)行系統(tǒng)及其運(yùn)行控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]針對多機(jī)連線、多機(jī)多工位連線和多機(jī)級進(jìn)模連線沖壓工藝，需要對多臺機(jī)床進(jìn)行同步或協(xié)同控制來工作，且需要很高的控制精度來保證連線沖壓的生產(chǎn)加工精度，因此對于多臺機(jī)床找到一種較為合適的同步控制方案是亟待解決的問題。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中針對高強(qiáng)度板材加工、多工位加工或級進(jìn)模加工，大多采用的是單機(jī)大噸位沖床來進(jìn)行加工的，但這樣做的缺點(diǎn)主要有對于大型大噸位沖床的依賴性較大，其生產(chǎn)線的投入成本較大，生產(chǎn)周期也較長；需要地坑，建成的自動化生產(chǎn)線靈活性和自由度相對較低等問題。為解決這些問題，采用多臺中小噸位機(jī)床代替一臺或多臺大型大噸位機(jī)床來工作，但對于多臺中小噸位機(jī)床同期工作的準(zhǔn)確控制，是關(guān)鍵問題所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中多機(jī)床生產(chǎn)線布局結(jié)構(gòu)及控制精度的缺陷，提出一種多臺沖床聯(lián)機(jī)同期運(yùn)行系統(tǒng)及其運(yùn)行控制方法，以有效準(zhǔn)確的控制多臺機(jī)床的同步或協(xié)同工作。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種多臺沖床聯(lián)機(jī)同期運(yùn)行系統(tǒng)，包括2臺以上壓力機(jī)機(jī)床，以及機(jī)床運(yùn)行控制模塊；
機(jī)床運(yùn)行控制模塊包括滑塊位移編碼器、變頻器和運(yùn)行管理器；
滑塊位移編碼器與變頻器的數(shù)量與壓力機(jī)機(jī)床數(shù)量相等；各變頻器的輸出端分別連接一臺壓力機(jī)機(jī)床的電動機(jī)；各滑塊位移編碼器連接一臺壓力機(jī)機(jī)床的曲軸，以檢測該機(jī)床曲軸的轉(zhuǎn)角信號；
滑塊位移編碼器將檢測到的轉(zhuǎn)角信號傳輸至運(yùn)行管理器；運(yùn)行管理器根據(jù)設(shè)定的滑塊運(yùn)行速度計算得到當(dāng)前目標(biāo)位置對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角角度，作為瞬態(tài)虛擬角度；然后運(yùn)行管理器將接收到的轉(zhuǎn)角信號與瞬態(tài)虛擬角度進(jìn)行對比，并根據(jù)各轉(zhuǎn)角信號的對比結(jié)果向各相應(yīng)的變頻器發(fā)送相應(yīng)的速度補(bǔ)償指令，以通過改變曲軸轉(zhuǎn)速改變滑塊運(yùn)行速度，使得各壓力機(jī)機(jī)床的滑塊分別在指定的時間到達(dá)指定的位置。
[0006]本發(fā)明中，滑塊位移編碼器可選用現(xiàn)有的增量型編碼器，以有軸型安裝于機(jī)床上并連接曲軸端部，來檢測曲軸瞬時轉(zhuǎn)角。變頻器通過改變電動機(jī)工作電流的頻率，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的補(bǔ)償調(diào)節(jié)，從而控制滑塊的運(yùn)行速度。2臺以上機(jī)床可以為需要同步工作的機(jī)床，也可為相互協(xié)同工作的機(jī)床，所有機(jī)床同時由運(yùn)行管理器結(jié)合各自的滑塊位移編碼器和變頻器進(jìn)行控制；在滑塊運(yùn)行過程中，運(yùn)行控制器通過速度補(bǔ)償方式分別對各機(jī)床的曲軸轉(zhuǎn)角進(jìn)行調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)對各機(jī)床滑塊的同步或協(xié)同運(yùn)行控制。
[0007]運(yùn)行管理器包括當(dāng)前位置管理單元、速度補(bǔ)正管理單元和控制量輸出單元；當(dāng)前位置管理単元接收各滑塊位移編碼器輸出的轉(zhuǎn)角信號，并傳輸至速度補(bǔ)正管理単元；速度補(bǔ)正管理単元根據(jù)設(shè)定的滑塊運(yùn)行速度計算得到當(dāng)前目標(biāo)位置對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角角度，作為瞬態(tài)虛擬角度；再將接收到的轉(zhuǎn)角信號與瞬態(tài)虛擬角度進(jìn)行對比，井根據(jù)各轉(zhuǎn)角信號的對比結(jié)果，通過控制量輸出單元，向各相應(yīng)的變頻器發(fā)送相應(yīng)的速度補(bǔ)償指令。本發(fā)明的運(yùn)行管理器可采用現(xiàn)有的エ控機(jī)或微處理器，運(yùn)行管理器的相關(guān)功能可結(jié)合現(xiàn)有軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
[0008]本發(fā)明還提供一種基于上述多臺沖床聯(lián)機(jī)同期運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行控制方法，包括以下步驟:
(1)根據(jù)同步或協(xié)同需要，分別設(shè)定各機(jī)床滑塊的開始運(yùn)行時間及運(yùn)行速度；
(2)獲取瞬態(tài)各機(jī)床曲軸的轉(zhuǎn)角信號，從中得到當(dāng)前時間機(jī)床曲軸轉(zhuǎn)角角度；
(3)根據(jù)已設(shè)定的各機(jī)床滑塊的開始運(yùn)行時間及運(yùn)行速度，計算當(dāng)前時間滑塊的理想位移，得到滑塊的目標(biāo)位置，進(jìn)而計算當(dāng)前時間各機(jī)床曲軸的理想轉(zhuǎn)角角度；
(4)將當(dāng)前時間機(jī)床曲軸轉(zhuǎn)角角度與理想轉(zhuǎn)角角度進(jìn)行比較，得到兩者的角度偏差；
(5)根據(jù)角度偏差計算滑塊到達(dá)下ーエ位前，需補(bǔ)償?shù)钠钏俣龋?br> (6)在原設(shè)定運(yùn)行速度的基礎(chǔ)上，補(bǔ)償偏差速度值，作為當(dāng)前控制速度，井向各變頻器發(fā)送當(dāng)前控制速度指令；
(7)變頻器接收當(dāng)前控制速度指令，并根據(jù)指令中的當(dāng)前控制速度，改變輸出至機(jī)床電動機(jī)的電流頻率，通過改變曲軸轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)滑塊運(yùn)行速度的改變，使得各機(jī)床的滑塊在指定時間到達(dá)相應(yīng)エ位。
[0009]變頻器對電動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制可結(jié)合對機(jī)床離合器、制動器的控制來進(jìn)ー步優(yōu)化。
[0010]上述步驟(6)中，如果得到的需補(bǔ)償?shù)钠钏俣葹檎龜?shù)，即滑塊當(dāng)前位置未到達(dá)理想位置，則當(dāng)前控制速度為在原設(shè)定速度的基礎(chǔ)上加上偏差速度絕對值；如果得到的需補(bǔ)償?shù)钠钏俣葹樨?fù)數(shù)，即滑塊當(dāng)前位置超過了理想位置，則當(dāng)前控制速度為在原設(shè)定速度的基礎(chǔ)上減去偏差速度絕對值。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:通過同一運(yùn)行控制器可對多臺壓カ機(jī)機(jī)床進(jìn)行同步或協(xié)同工作控制。各編碼器可實(shí)時監(jiān)測各機(jī)床的曲軸轉(zhuǎn)角，以供運(yùn)行控制器進(jìn)行對比分析，得出對應(yīng)各機(jī)床的需補(bǔ)償速度，然后利用變頻器實(shí)現(xiàn)滑塊的速度補(bǔ)償。在機(jī)床運(yùn)行過程中，變頻器相應(yīng)運(yùn)行控制器的速度補(bǔ)償指令后，編碼器繼續(xù)將曲軸轉(zhuǎn)角角度反饋至運(yùn)行控制器，從而使得系統(tǒng)形成了閉環(huán)控制形式，為各機(jī)床能夠在指定時間到達(dá)指定目標(biāo)位置提供了保證，從而實(shí)現(xiàn)多臺機(jī)床的聯(lián)機(jī)同步或協(xié)同工作。本發(fā)明的系統(tǒng)運(yùn)行可靠，控制精度高，能夠滿足現(xiàn)有沖壓エ藝的控制需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1所示為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖示意圖；
圖2所示為本發(fā)明的運(yùn)行控制方法流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】做進(jìn)ー步描述。
[0014]如圖1所示，多臺沖床聯(lián)機(jī)同期運(yùn)行系統(tǒng)的ー種具體實(shí)施例為，包括2臺壓カ機(jī)機(jī)床，機(jī)床Ol和機(jī)床02，以及機(jī)床運(yùn)行控制模塊；
機(jī)床運(yùn)行控制模塊包括滑塊位移編碼器、變頻器和運(yùn)行管理器3 ；
滑塊位移編碼器與變頻器的數(shù)量與壓力機(jī)機(jī)床數(shù)量相等；各變頻器的輸出端分別連接一臺壓力機(jī)機(jī)床的電動機(jī)；各滑塊位移編碼器連接一臺壓力機(jī)機(jī)床的曲軸，以檢測該機(jī)床曲軸的轉(zhuǎn)角信號；即圖1中滑塊位移編碼器11連接機(jī)床01的曲軸，滑塊位移編碼器12連接機(jī)床02的曲軸。變頻器21的輸出端連接機(jī)床01的電動機(jī)，變頻器22的輸出端連接機(jī)床02的電動機(jī)。
[0015]運(yùn)行管理器3包括當(dāng)前位置管理單元、速度補(bǔ)正管理單元和控制量輸出單元；當(dāng)前位置管理單元接收各滑塊位移編碼器輸出的轉(zhuǎn)角信號，并傳輸至速度補(bǔ)正管理單元；速度補(bǔ)正管理單元根據(jù)設(shè)定的滑塊運(yùn)行速度計算得到當(dāng)前曲軸理想轉(zhuǎn)角，作為瞬態(tài)虛擬角度；再將接收到的轉(zhuǎn)角信號與瞬態(tài)虛擬角度進(jìn)行對比，并根據(jù)各轉(zhuǎn)角信號的對比結(jié)果，通過控制量輸出單元，向各相應(yīng)的變頻器發(fā)送相應(yīng)的速度補(bǔ)償指令，以通過改變曲軸轉(zhuǎn)速改變滑塊運(yùn)行速度，使得各壓力機(jī)機(jī)床的滑塊分別在指定的時間到達(dá)指定的位置。
[0016]本發(fā)明中，滑塊位移編碼器可選用現(xiàn)有的增量型編碼器，以有軸型安裝于機(jī)床上并連接曲軸端部，來檢測曲軸瞬時轉(zhuǎn)角。變頻器通過改變電動機(jī)工作電流的頻率，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的補(bǔ)償調(diào)節(jié)，從而控制滑塊的運(yùn)行速度。2臺以上機(jī)床可以為需要同步工作的機(jī)床，也可為相互協(xié)同工作的機(jī)床，所有機(jī)床同時由運(yùn)行管理器結(jié)合各自的滑塊位移編碼器和變頻器進(jìn)行控制；在滑塊運(yùn)行過程中，運(yùn)行控制器通過速度補(bǔ)償方式分別對各機(jī)床的曲軸轉(zhuǎn)角進(jìn)行調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)對各機(jī)床滑塊的同步或協(xié)同運(yùn)行控制。運(yùn)行管理器可采用現(xiàn)有的工控機(jī)或微處理器，運(yùn)行管理器的相關(guān)功能可結(jié)合現(xiàn)有軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
[0017]本發(fā)明還提供一種基于上述多臺沖床聯(lián)機(jī)同期運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行控制方法可參考圖2，在滑塊運(yùn)行過程中一般速度難免有波動，運(yùn)行管理器內(nèi)部預(yù)設(shè)定有相應(yīng)機(jī)床的運(yùn)行速度以及滑塊運(yùn)行速度補(bǔ)償參數(shù)，此運(yùn)行速度即速度補(bǔ)償參數(shù)可在一般波動規(guī)律的理想狀態(tài)下，使得滑塊在指定時間內(nèi)到達(dá)指定位置；而各機(jī)床的滑塊運(yùn)行過程中，其波動規(guī)律與理想波動規(guī)律很難一致，故本發(fā)明通過閉環(huán)控制來實(shí)現(xiàn)對同步或協(xié)同工作的多個機(jī)床的同時控制。
[0018]上述運(yùn)行控制方法包括以下步驟:
(1)根據(jù)同步或協(xié)同需要，分別設(shè)定各機(jī)床滑塊的開始運(yùn)行時間及運(yùn)行速度；此運(yùn)行速度是基于一般理想波動規(guī)律設(shè)置的只要開始運(yùn)行時間及運(yùn)行速度已知，即可計算出一定時間后的瞬態(tài)滑塊目標(biāo)位置；
(2)獲取瞬態(tài)各機(jī)床曲軸的轉(zhuǎn)角信號，從中得到當(dāng)前時間機(jī)床曲軸轉(zhuǎn)角角度，如圖2中機(jī)床01的曲軸轉(zhuǎn)角角度為Θ 1，機(jī)床02的曲軸轉(zhuǎn)角角度為Θ 2;增量型的編碼器可對曲軸轉(zhuǎn)動過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并向運(yùn)行管理器反饋當(dāng)前曲軸轉(zhuǎn)角角度；
(3)根據(jù)已設(shè)定的各機(jī)床滑塊的開始運(yùn)行時間及運(yùn)行速度，計算當(dāng)前時間滑塊的理想位移，得到滑塊的目標(biāo)位置，進(jìn)而計算當(dāng)前時間各機(jī)床曲軸的理想轉(zhuǎn)角角度Θ ;滑塊的位移是曲軸轉(zhuǎn)動、連桿傳遞來實(shí)現(xiàn)的，故通過滑塊的位置可計算出曲軸的轉(zhuǎn)角；
(4)將當(dāng)前時間機(jī)床曲軸轉(zhuǎn)角角度與理想轉(zhuǎn)角角度進(jìn)行比較，得到兩者的角度偏差；SP如圖2中用理想轉(zhuǎn)角角度Θ與當(dāng)前實(shí)際曲軸轉(zhuǎn)角Θ1或Θ 2相減，得到各沖床對應(yīng)的轉(zhuǎn)角角度偏差； (5)根據(jù)角度偏差計算滑塊到達(dá)下ーエ位前，需補(bǔ)償?shù)钠钏俣龋?br> (6)在原設(shè)定運(yùn)行速度的基礎(chǔ)上，補(bǔ)償偏差速度值，作為當(dāng)前控制速度，井向各變頻器發(fā)送當(dāng)前控制速度指令；如果得到的需補(bǔ)償?shù)钠钏俣葹檎龜?shù)，即滑塊當(dāng)前位置未到達(dá)理想位置，則當(dāng)前控制速度為在原設(shè)定速度的基礎(chǔ)上加上偏差速度絕對值；如果得到的需補(bǔ)償?shù)钠钏俣葹樨?fù)數(shù)，即滑塊當(dāng)前位置超過了理想位置，則當(dāng)前控制速度為在原設(shè)定速度的基礎(chǔ)上減去偏差速度絕對值。
[0019](7)變頻器接收當(dāng)前控制速度指令，并根據(jù)指令中的當(dāng)前控制速度，改變輸出至機(jī)床電動機(jī)的電流頻率，通過改變曲軸轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)滑塊運(yùn)行速度的改變，使得各機(jī)床的滑塊在指定時間到達(dá)相應(yīng)エ位。
[0020]變頻器對電動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制可結(jié)合對機(jī)床離合器、制動器的控制來進(jìn)ー步優(yōu)化。
[0021]本發(fā)明通過同一運(yùn)行控制器可對多臺壓カ機(jī)機(jī)床進(jìn)行同步或協(xié)同工作控制。各編碼器可實(shí)時監(jiān)測各機(jī)床的曲軸轉(zhuǎn)角，以供運(yùn)行控制器進(jìn)行對比分析，得出對應(yīng)各機(jī)床的需補(bǔ)償速度，然后利用變頻器實(shí)現(xiàn)滑塊的速度補(bǔ)償，使得各機(jī)床在指定時間到達(dá)指定目標(biāo)位置，從而實(shí)現(xiàn)多臺機(jī)床的聯(lián)機(jī)同步或協(xié)同工作。本發(fā)明的系統(tǒng)運(yùn)行可靠，控制精度高，能夠滿足現(xiàn)有沖壓エ藝的控制需要。
[0022]本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，在本發(fā)明公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要創(chuàng)造性的勞動就可以對其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多臺沖床聯(lián)機(jī)同期運(yùn)行系統(tǒng)，其特征是，包括2臺以上壓カ機(jī)機(jī)床，以及機(jī)床運(yùn)行控制模塊； 機(jī)床運(yùn)行控制模塊包括滑塊位移編碼器、變頻器和運(yùn)行管理器； 滑塊位移編碼器與變頻器的數(shù)量與壓カ機(jī)機(jī)床數(shù)量相等；各變頻器的輸出端分別連接一臺壓カ機(jī)機(jī)床的電動機(jī)；各滑塊位移編碼器連接一臺壓カ機(jī)機(jī)床的曲軸，以檢測該機(jī)床曲軸的轉(zhuǎn)角信號； 滑塊位移編碼器將檢測到的轉(zhuǎn)角信號傳輸至運(yùn)行管理器；運(yùn)行管理器根據(jù)設(shè)定的滑塊運(yùn)行速度計算得到當(dāng)前目標(biāo)位置對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角角度，作為瞬態(tài)虛擬角度；然后運(yùn)行管理器將接收到的轉(zhuǎn)角信號與瞬態(tài)虛擬角度進(jìn)行對比，井根據(jù)各轉(zhuǎn)角信號的對比結(jié)果向各相應(yīng)的變頻器發(fā)送相應(yīng)的速度補(bǔ)償指令，以通過改變曲軸轉(zhuǎn)速改變滑塊運(yùn)行速度，使得各壓カ機(jī)機(jī)床的滑塊分別在指定的時間到達(dá)指定的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多臺沖床聯(lián)機(jī)同期運(yùn)行系統(tǒng)，其特征是，運(yùn)行管理器包括當(dāng)前位置管理単元、速度補(bǔ)正管理単元和控制量輸出單元；當(dāng)前位置管理単元接收各滑塊位移編碼器輸出的轉(zhuǎn)角信號，并傳輸至速度補(bǔ)正管理単元；速度補(bǔ)正管理単元根據(jù)設(shè)定的滑塊運(yùn)行速度計算得到當(dāng)前目標(biāo)位置對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角角度，作為瞬態(tài)虛擬角度；再將接收到的轉(zhuǎn)角信號與瞬態(tài)虛擬角度進(jìn)行對比，井根據(jù)各轉(zhuǎn)角信號的對比結(jié)果，通過控制量輸出單元，向各相應(yīng)的變頻器發(fā)送相應(yīng)的速度補(bǔ)償指令。
3.ー種基于權(quán)利要求1至2任一項所述的多臺沖床聯(lián)機(jī)同期運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行控制方法，其特征是，包括以下步驟: (1)根據(jù)同步或協(xié)同需要，分別設(shè)定各機(jī)床滑塊的開始運(yùn)行時間及運(yùn)行速度； (2)獲取瞬態(tài)各機(jī)床曲軸的轉(zhuǎn)角信號，從中得到當(dāng)前時間機(jī)床曲軸轉(zhuǎn)角角度； (3)根據(jù)已設(shè)定的各機(jī)床滑塊的開始運(yùn)行時間及運(yùn)行速度，計算當(dāng)前時間滑塊的理想位移，得到滑塊的目標(biāo)位置，進(jìn)而計算當(dāng)前時間各機(jī)床曲軸的理想轉(zhuǎn)角角度； (4)將當(dāng)前時間機(jī)床曲軸轉(zhuǎn)角角度與理想轉(zhuǎn)角角度進(jìn)行比較，得到兩者的角度偏差； (5)根據(jù)角度偏差計算滑塊到達(dá)下ーエ位前，需補(bǔ)償?shù)钠钏俣龋? (6)在原設(shè)定運(yùn)行速度的基礎(chǔ)上，補(bǔ)償偏差速度值，作為當(dāng)前控制速度，井向各變頻器發(fā)送當(dāng)前控制速度指令； (7)變頻器接收當(dāng)前控制速度指令，并根據(jù)指令中的當(dāng)前控制速度，改變輸出至機(jī)床電動機(jī)的電流頻率，通過改變曲軸轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)滑塊運(yùn)行速度的改變，使得各機(jī)床的滑塊在指定時間到達(dá)相應(yīng)エ位。
【文檔編號】G05B19/418GK103455007SQ201310405779
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】張清林, 陳紅桂, 謝志強(qiáng), 朱建華 申請人:江蘇中興西田數(shù)控科技有限公司