[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

说明书

技术领域

本发明涉及涉及工业自动化控制与折弯机数控技术领域，特别涉及一种用于全电动折弯机的多轴同步控制系统及控制方法。 

背景技术

板料折弯是钣金加工工艺中重要的一种。该工艺采用成套上下模具，在冷态下通过挤压使金属板材产生塑性变形折制成预定角度的钣金件。该工艺的通用性好、工艺简单、成形质量高等优点，已广泛应用于电器、造船、航空、重型机械制造等行业领域。 

为实现折弯机数控化，提高定位精度与同步精度，克服传统液压式折弯机的固有缺点，采用伺服电机直接驱动的全电动折弯机成为主流。小功率全电动折弯机上模滑块仅需二台伺服电机同步驱动控制，而大功率要实现1000KN及以上的折弯压力，则需要使用多台伺服电机在一个滑块（刚体）上进行同步驱动。 

但，在大功率全电动折弯机实际使用中，存在各电机受力不平衡引发的位置不同步现象，从而导致机械上的强耦合，而机械上的强耦合将导致滑块等移动部件扭斜，加剧丝杠等传动器件磨损，降低加工精度与机床寿命，严重时损坏驱动元件与行走机构。为防止上述情况发生，驱动滑块需要多轴同步速度位置联动。因此，研究多轴电机位置同步控制系统是大功率全电动折弯机研制中必不可少的环节。 

发明内容

本发明的发明目的是针对现有工业自动化控制与折弯机数控的技术不足，提供一种用于全电动折弯机的多轴同步控制系统。 

进一步地，本发明提供一种用于全电动折弯机的多轴同步控制系统的控制方法。 

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为： 

提供一种用于全电动折弯机的多轴同步控制系统，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。

优选地，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。 

优选地，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上下行程限位开关；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。 

优选地，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。 

优选地，所述折弯机滑块的长度大于3000mm。 

优选地，所述滑块驱动机构的数量为四个，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。 

进一步地，本发明提供一种用于全电动折弯机的多轴同步控制方法，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；