[发明专利]用于全电动折弯机的多轴同步控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种用于全电动折弯机的多轴同步控制系统，其特征在于：包括运动控制板卡、数控系统与若干组滑块驱动机构；每组滑块驱动机构包括伺服驱动器、永磁同步伺服电机、同步皮带传动机构、滚珠丝杠与光栅尺；所述永磁同步伺服电机通过同步皮带传动机构与滚珠丝杠连接，且滚珠丝杠的底端安装于折弯机滑块的顶端；所述光栅尺安装在折弯机滑块的背面且与滚珠丝杠在同一竖直轴线上；所述永磁同步伺服电机还与伺服驱动器相连，伺服驱动器及光栅尺分别通过运动控制板卡与数控系统相连。

2.根据权利要求1所述的用于全电动折弯机的多轴同步控制系统，其特征在于：所述伺服驱动器的三相输出与所述伺服电机动力电源侧连接；所述伺服驱动器的X2功能端口通过电缆线与运动控制板卡连接，所述伺服驱动器的编码器输入端口通过电缆线与永磁同步伺服电机的旋转编码器输出端连接。

3.根据权利要求1所述的用于全电动折弯机的多轴同步控制系统，其特征在于：所述数控系统包括工控计算机与嵌入式触摸屏；所述嵌入式触摸屏与工控计算机连接；所述运动控制板卡包括开关量控制板卡与速度控制板卡；所述伺服驱动器及光栅尺与速度控制板卡连接，所述开关量控制板卡通过电缆线连接折弯机滑块的正负行程限位开关；所述开关量控制板卡与速度控制板卡均通过光纤连接至工控计算机内部的PCI模块。

4.根据权利要求1所述的用于全电动折弯机的多轴同步控制系统，其特征在于：所述同步皮带传动机构包括第一带齿轮、同步皮带与第二带齿轮；第一带齿轮安装于永磁同步伺服电机的输出轴上，第二带齿轮安装于滚珠丝杠的螺母上，第二带齿轮通过同步皮带与第一带齿轮连接。

5.根据权利要求1所述的用于全电动折弯机的多轴同步控制系统，其特征在于：所述折弯机滑块的长度大于3000mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于全电动折弯机的多轴同步控制系统，其特征在于：所述滑块驱动机构的数量为四组，分别为第一滑块驱动机构、第二滑块驱动机构、第三滑块驱动机构与第四滑块驱动机构；第一滑块驱动机构包括第一伺服驱动器、第一永磁同步伺服电机、第一同步皮带传动机构、第一滚珠丝杠与第一光栅尺；第二滑块驱动机构包括第二伺服驱动器、第二永磁同步伺服电机、第二同步皮带传动机构、第二滚珠丝杠与第二光栅尺；第三滑块驱动机构包括第三伺服驱动器、第三永磁同步伺服电机、第三同步皮带传动机构、第三滚珠丝杠与第三光栅尺；第四滑块驱动机构包括第四伺服驱动器、第四永磁同步伺服电机、第四同步皮带传动机构、第四滚珠丝杠与第四光栅尺。

7.一种如权利要求6所述的用于全电动折弯机的多轴同步控制方法：其特征在于：工控计算机包括运动控制模块、PID模块、模糊控制模块、速度与力矩输出控制模块、PCI通讯模块与力矩限幅控制模块；所述运动控制器模块包含使能端控制、轨迹规划处理与反馈位置处理；所述多轴同步控制方法包括高速同步驱动阶段与加压折弯驱动阶段；

1）通过嵌入式触摸屏对参数进行设置；

2）通过嵌入式触摸屏针对特定工件输入折弯数据，工控计算机将自动计算折弯行程、角度与挠度补偿量，生成折弯程序；

3）折弯时，将待折弯板料置于全电动折弯机的下工作台上，数控系统驱动全电动折弯机的后挡料装置定位；此时，多轴同步控制系统为高速同步驱动阶段；其中，第一伺服驱动器与第四伺服驱动器设置成速度控制模式；第二伺服驱动器与第三伺服驱动器设置成力矩控制模式，第二伺服驱动器驱动第二永磁同步伺服电机力矩跟随第一永磁同步伺服电机力矩，第三伺服驱动器驱动第三永磁同步伺服电机力矩跟随第四永磁同步伺服电机力矩；同时，力矩限幅控制模块将四台永磁同步伺服电机的输出力矩调整为给定值，且力矩变化曲线为线性变化；

4）全电动折弯机的滑块带动其上模以10～100mm/s的速度下行至速度转换点，再以1～10mm/s的速度下行至夹紧点；此时，多轴同步控制系统切换为加压折弯驱动阶段；所述四个伺服驱动器均设置成速度控制模式，力矩限幅控制模块将四台永磁同步伺服电机的输出力矩线性调整为给定的加压力矩，进而加压折弯至行程终点并进行保压；

5）保压时间到后，力矩限幅控制模块通过减少力矩输出值控制四台伺服驱动器同时自动进行卸压，多轴同步控制系统切换为高速同步驱动阶段并控制全电动折弯机的滑块高速向上回程，取走成形板料，加工完毕。