直驅(qū)式r型變壓器曲線開(kāi)料機(jī)伺服進(jìn)刀系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種直驅(qū)式R型變壓器曲線開(kāi)料機(jī)伺服進(jìn)刀系統(tǒng)，包括：工業(yè)觸摸屏、嵌入式工業(yè)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、電動(dòng)缸、刀架平移結(jié)構(gòu)、滾動(dòng)刀具、光柵尺、料帶測(cè)長(zhǎng)裝置；其中：滾動(dòng)刀具安裝于刀架平移結(jié)構(gòu)，刀架平移結(jié)構(gòu)與電動(dòng)缸剛性相連，電動(dòng)缸（缸體與伺服電機(jī)為一體化結(jié)構(gòu)）通過(guò)伺服電機(jī)的控制電纜與伺服驅(qū)動(dòng)器相連接，伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)控制電纜與嵌入式工業(yè)控制器相連，嵌入式工業(yè)控制器通過(guò)通訊總線與工業(yè)觸摸屏連接。本實(shí)用新型機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精度高，控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全模塊化設(shè)計(jì)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、靈活性，并降低了系統(tǒng)維護(hù)的難度。
【專利說(shuō)明】直驅(qū)式R型變壓器曲線開(kāi)料機(jī)伺服進(jìn)刀系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種變壓器鐵芯開(kāi)料加工【技術(shù)領(lǐng)域】的裝置，具體涉及的是一種直驅(qū)式R型變壓器曲線開(kāi)料機(jī)伺服進(jìn)刀系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]R型鐵芯變壓器是國(guó)外20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型變壓器，與傳統(tǒng)變壓器相比具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、空載電流小、體積小、重量輕、材料省、漏磁小、損耗小、溫升低、噪聲低、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。而R型圓截面卷鐵芯的加工制造質(zhì)量直接關(guān)系到變壓器產(chǎn)品性能的好壞。
[0003]從R型鐵芯的制造工藝來(lái)看，R型鐵芯生產(chǎn)設(shè)備是由開(kāi)料機(jī)、卷繞機(jī)等設(shè)備組成，開(kāi)料機(jī)按長(zhǎng)寬函數(shù)關(guān)系裁剪出的帶形準(zhǔn)確性，是保證生產(chǎn)出符合圓度要求鐵心的重要因素之一。
[0004]常規(guī)的曲線裁剪控制，其剪切的主要部分由兩個(gè)刀架(前刀架、后刀架)構(gòu)成，每個(gè)刀架由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制，兩個(gè)步進(jìn)分別控制刀架刀頭的橫向方向位移和旋轉(zhuǎn)位移。具體控制方法為:當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，展開(kāi)帶經(jīng)過(guò)測(cè)長(zhǎng)輥，帶長(zhǎng)檢測(cè)傳感器檢測(cè)帶材的總長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)根據(jù)測(cè)得的帶料總長(zhǎng)將控制數(shù)據(jù)分別輸出到步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分，以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)刀頭位移與角度的控制，從而控制曲線剪切。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，專利申請(qǐng)?zhí)?2231491.8就記載了一種圓截面鐵芯多根曲線硅鋼帶開(kāi)料機(jī)，包括多個(gè)依序排列的刀架裝置，由于每個(gè)刀架裝置設(shè)有兩個(gè)橫向相對(duì)的刀架，各刀架上設(shè)有上刀片和階梯式下刀片，該刀架可隨下方的轉(zhuǎn)盤(pán)及橫向拖板通過(guò)可編程控制器控制的步進(jìn)電機(jī)作同步轉(zhuǎn)動(dòng)和橫向位移，刀具進(jìn)給精度不高，影響了鐵芯曲線開(kāi)料加工的精度。
[0005]數(shù)控裁剪是目前采用較多的方案，但主要集中在數(shù)控裁剪系統(tǒng)的各種機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)檢索，專利申請(qǐng)?zhí)?8226641.3與專利申請(qǐng)?zhí)?7208956.X分別記載了一種套裁式鋼帶曲線開(kāi)料機(jī)和圓截面變壓器鐵芯曲線鋼帶裁剪機(jī)，內(nèi)容僅涉及鐵芯曲線鋼帶裁剪裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，很少涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制一體化的綜合解決方法，數(shù)控裁剪技術(shù)的應(yīng)用受到很多限制，不能充分發(fā)揮數(shù)控裁剪的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種直驅(qū)式R型變壓器曲線開(kāi)料機(jī)伺服進(jìn)刀系統(tǒng)。本實(shí)用新型在基本數(shù)控裁剪開(kāi)料機(jī)設(shè)備的基礎(chǔ)上，曲線開(kāi)料機(jī)的裁剪控制系統(tǒng)采用特殊的機(jī)構(gòu)和電子凸輪功能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)曲線裁剪的精確控制。
[0007]一種直驅(qū)式R型變壓器曲線開(kāi)料機(jī)伺服進(jìn)刀系統(tǒng)，其特征在于，包括:工業(yè)觸摸屏、嵌入式控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、電動(dòng)缸、光柵尺、刀架平移平臺(tái)、滾動(dòng)刀具、長(zhǎng)度檢測(cè)器、伺服電機(jī)、阻尼器、轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)；所述工業(yè)觸摸屏通過(guò)通訊總線與嵌入式控制器通訊接口連接、嵌入式控制器通過(guò)通訊總線分別與伺服驅(qū)動(dòng)器連接，伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)控制電纜與伺服電機(jī)連接，伺服電機(jī)與電動(dòng)缸為一體化結(jié)構(gòu)，電動(dòng)缸輸出推桿與刀架平移平臺(tái)剛性連接，刀架平移平臺(tái)與光柵尺相連，光柵尺與嵌入式控制器通過(guò)信號(hào)線相連，固定在刀架平移平臺(tái)上的轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)與阻尼器連接。
[0008]優(yōu)選地是，包括:工業(yè)觸摸屏、嵌入式控制器、第一伺服驅(qū)動(dòng)器、第一電動(dòng)缸、第二伺服驅(qū)動(dòng)器、第二電動(dòng)缸、第一光柵尺、第一刀架平移平臺(tái)、第二光柵尺、第二刀架平移平臺(tái)、第一滾動(dòng)刀具、第二滾動(dòng)刀具、長(zhǎng)度檢測(cè)器、第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、第一阻尼器、第二阻尼器、第一轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)、第二轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)；其中:觸摸屏通過(guò)通訊總線與嵌入式控制器通訊接口連接、嵌入式控制器通過(guò)通訊總線分別與第一伺服驅(qū)動(dòng)器、第二伺服驅(qū)動(dòng)器連接，第一伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)控制電纜與第一伺服電機(jī)連接，第一伺服電機(jī)與第一電動(dòng)缸為一體化結(jié)構(gòu)，第一電動(dòng)缸輸出推桿與刀架平移平臺(tái)剛性連接，第一刀架平移平臺(tái)與第一光柵尺相連，第一光柵尺與嵌入式控制器通過(guò)信號(hào)線相連，固定在第一刀架平移平臺(tái)上第一轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)與第一阻尼器連接；同時(shí)伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)控制電纜與第二伺服電機(jī)連接，第二伺服電機(jī)與第二電動(dòng)缸為一體化結(jié)構(gòu)，第二電動(dòng)缸輸出推桿與第二刀架平移平臺(tái)剛性連接，第二刀架平移平臺(tái)與第二光柵尺相連，第二光柵尺與嵌入式控制器通過(guò)信號(hào)線相連，固定在第二刀架平移平臺(tái)上的第二轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)與第二阻尼器連接，嵌入式控制器通過(guò)信號(hào)線與長(zhǎng)度檢測(cè)器相連接。
[0009]優(yōu)選地是，所述的工業(yè)觸摸屏，完成曲線開(kāi)料機(jī)的工藝參數(shù)設(shè)定、狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的顯示與分析；所述的嵌入式控制器，實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀位置控制和補(bǔ)償算法，為伺服驅(qū)動(dòng)器提供開(kāi)料曲線給定數(shù)據(jù)，完成對(duì)切割刀具進(jìn)刀位置控制，以及料帶寬度反饋信息的分析處理、開(kāi)料機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集與分析；所述的第一電動(dòng)缸和第二電動(dòng)缸直接驅(qū)動(dòng)第一刀架平移平臺(tái)和第二刀架平移平臺(tái)分別帶動(dòng)第一滾動(dòng)刀具和第二滾動(dòng)刀具作橫向平移運(yùn)動(dòng)；所述的第一光柵尺、第二光柵尺，完成對(duì)第一滾動(dòng)刀具和第二滾動(dòng)刀具位移量的精確測(cè)量，為嵌入式控制器提供刀具的位置信息及復(fù)位信息；所述的長(zhǎng)度檢測(cè)器主要完成檢測(cè)加工料帶的長(zhǎng)度并送入嵌入式工業(yè)控制器，根據(jù)料帶長(zhǎng)度與開(kāi)料寬度的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)時(shí)計(jì)算開(kāi)料曲線寬度數(shù)據(jù)，以確定開(kāi)料加工時(shí)曲線料帶的寬度。
[0010]優(yōu)選地是，通過(guò)光柵尺實(shí)時(shí)檢測(cè)開(kāi)料刀具位置，并直接反饋給開(kāi)料控制器，構(gòu)成一個(gè)真正意義上的料帶曲線寬度的閉環(huán)控制系統(tǒng)；通過(guò)在一個(gè)料帶長(zhǎng)度加工周期內(nèi)記錄下所有的料帶曲線寬度數(shù)據(jù)，并與上個(gè)周期內(nèi)的開(kāi)料曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并進(jìn)行修正，生成一個(gè)新的開(kāi)料曲線寬度數(shù)據(jù)表，供加工下一個(gè)料帶時(shí)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)開(kāi)料曲線寬度的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制。
[0011]優(yōu)選地是，控制結(jié)構(gòu)上采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同步控制的刀架數(shù)量將不再受限制，同步精度更高；伺服電機(jī)控制功能下移，三環(huán)(電流、速度、位置)控制功能全部由伺服驅(qū)動(dòng)器完成；開(kāi)料控制器主要完成開(kāi)料曲線控制數(shù)據(jù)生成和補(bǔ)償算法的軟件實(shí)現(xiàn)，以提高系統(tǒng)執(zhí)行效率；機(jī)械結(jié)構(gòu)上采用了轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)和阻尼器的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀架的轉(zhuǎn)角運(yùn)動(dòng)，通過(guò)此結(jié)構(gòu)，刀架的轉(zhuǎn)角不再由控制系統(tǒng)控制，而是由機(jī)械隨動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)地、高速地跟隨硅鋼帶的進(jìn)給和滾刀的橫移，控制系統(tǒng)只對(duì)刀架的橫向移動(dòng)作準(zhǔn)確的控制。
[0012]本實(shí)用新型中的直驅(qū)式R型變壓器曲線開(kāi)料機(jī)伺服進(jìn)刀系統(tǒng)，包括:工業(yè)觸摸屏、嵌入式工業(yè)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、電動(dòng)缸、刀架平移結(jié)構(gòu)、滾動(dòng)刀具、光柵尺、料帶測(cè)長(zhǎng)裝置；其中:滾動(dòng)刀具安裝于刀架平移結(jié)構(gòu)，刀架平移結(jié)構(gòu)與電動(dòng)缸剛性相連，電動(dòng)缸(缸體與伺服電機(jī)為一體化結(jié)構(gòu))通過(guò)伺服電機(jī)的控制電纜與伺服驅(qū)動(dòng)器相連接，伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)控制電纜與嵌入式工業(yè)控制器相連，嵌入式工業(yè)控制器通過(guò)通訊總線與工業(yè)觸摸屏連接。
[0013]所述的工業(yè)觸摸屏，主要完成曲線開(kāi)料機(jī)的工藝參數(shù)設(shè)定、狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的顯示與分析。
[0014]所述的嵌入式工業(yè)控制器，主要實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀位置控制和補(bǔ)償算法，為伺服驅(qū)動(dòng)器提供開(kāi)料曲線給定數(shù)據(jù)，完成對(duì)切割刀具進(jìn)刀位置控制，以及料帶寬度反饋信息的分析處理、開(kāi)料機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集與分析等。
[0015]所述的伺服驅(qū)動(dòng)器接受開(kāi)料控制器的運(yùn)動(dòng)控制指令，通過(guò)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)將料帶加工寬度位置信息轉(zhuǎn)換為伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)動(dòng)。
[0016]所述的電動(dòng)缸，通過(guò)將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)輸出，直接驅(qū)動(dòng)刀架平移機(jī)構(gòu)帶動(dòng)刀具作橫向平移。
[0017]所述的刀架平移機(jī)構(gòu)，主要起到安裝與固定刀架、帶動(dòng)刀具平移的作用，同時(shí)緩沖因料帶切割過(guò)程中的橫向分力而引起突跳現(xiàn)象(該現(xiàn)象造成刀具磨損和開(kāi)料次品)。
[0018]所述的滾動(dòng)刀具，完成對(duì)料帶的切割。
[0019]所述的光柵尺，主要完成對(duì)刀具位移量的精確測(cè)量，為嵌入式控制器提供刀具位置信息及復(fù)位信息。
[0020]所述的料帶測(cè)長(zhǎng)裝置主要完成檢測(cè)加工料帶的長(zhǎng)度并送入嵌入式工業(yè)控制器，根據(jù)料帶長(zhǎng)度與開(kāi)料寬度的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)時(shí)計(jì)算開(kāi)料曲線寬度數(shù)據(jù)，以確定開(kāi)料加工時(shí)曲線料帶的寬度。
[0021]本實(shí)用新型中，第一伺服驅(qū)動(dòng)器與第二伺服驅(qū)動(dòng)器合稱伺服驅(qū)動(dòng)器。第一電動(dòng)缸和第二電動(dòng)缸合稱電動(dòng)缸。第一光柵尺和第二光柵尺合稱光柵尺。第一刀架平移平臺(tái)和第二刀架平移平臺(tái)合稱刀架平移平臺(tái)。第一滾動(dòng)刀具和第二滾動(dòng)刀具合稱滾動(dòng)刀具。第一伺服電機(jī)和第二伺服電機(jī)合稱伺服電機(jī)。第一阻尼器和第二阻尼器合稱阻尼器。第一轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)和第二轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)合稱轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)。
[0022]本實(shí)用新型通過(guò)以下方式進(jìn)行工作:開(kāi)料機(jī)系統(tǒng)由嵌入式控制器輸出控制剪切機(jī)構(gòu)動(dòng)作的數(shù)據(jù)，并把控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成控制前后刀架運(yùn)動(dòng)的控制信號(hào)，最后把帶材裁剪成指定形狀的帶材。帶料的曲線形狀通過(guò)軟件生成控制數(shù)據(jù)來(lái)控制，通過(guò)參數(shù)的修改獲得不同的控制數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)曲線的控制；控制軟件生產(chǎn)的加工數(shù)據(jù)是按一定單位等分每圈長(zhǎng)度而實(shí)現(xiàn)的，調(diào)整單位的數(shù)值就可以獲得更詳細(xì)的控制數(shù)據(jù)，從而控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)來(lái)提高加工的精度。基本工作過(guò)程是:在基本開(kāi)料系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，開(kāi)料控制器根據(jù)所加工的R型變壓器鐵芯規(guī)格，通過(guò)R型鐵芯展開(kāi)帶裁剪算法計(jì)算出開(kāi)料曲線的理論值，當(dāng)開(kāi)料控制器檢測(cè)到開(kāi)料機(jī)各機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備工作就緒后，就可以直接啟動(dòng)工作。整個(gè)工作分為兩個(gè)階段:第一階段為復(fù)位階段，主要是確定料帶加工的起始位置，長(zhǎng)度傳感器計(jì)數(shù)清零，開(kāi)料刀具平移到料帶曲線起始寬度位置處，為正常開(kāi)料加工工作做好準(zhǔn)備；第二階段為正常曲線開(kāi)料加工階段，此階段工作過(guò)程為:在一個(gè)料帶長(zhǎng)度加工周期內(nèi)，依據(jù)R型鐵芯展開(kāi)帶裁剪算法計(jì)算出開(kāi)料理論曲線，并由開(kāi)料控制器生成開(kāi)料曲線數(shù)據(jù)，再依據(jù)開(kāi)料曲線插值算法生成與料帶長(zhǎng)度信息對(duì)應(yīng)的可用于開(kāi)料加工料帶曲線的寬度數(shù)據(jù)表，開(kāi)料加工時(shí)開(kāi)料控制器根據(jù)長(zhǎng)度傳感器檢測(cè)到的長(zhǎng)度信息，直接查表獲得料帶曲線寬度數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)換成伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)的的角度信息，再依據(jù)伺服控制電子凸輪，將伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度位置轉(zhuǎn)換成脈沖信息直接輸出給伺服驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)缸一體化電機(jī)將電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為加工刀具的橫向直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)開(kāi)料刀具平移至料帶所需寬度位置處，從而完成開(kāi)料加工過(guò)程。
[0023]現(xiàn)有技術(shù)中，雖然伺服電機(jī)本身的角度運(yùn)動(dòng)控制可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，但開(kāi)料刀具與伺服電機(jī)之間含有機(jī)械耦合機(jī)構(gòu)，因此機(jī)械傳動(dòng)裝置間隙會(huì)帶來(lái)機(jī)械累計(jì)誤差，開(kāi)料刀具的平移量(料帶寬度實(shí)際值)與伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度(理論寬度信息)之間存在一定的誤差，也就是說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)并不能補(bǔ)償由于機(jī)械傳動(dòng)裝置帶來(lái)的料帶加工誤差，本質(zhì)上是一個(gè)料帶曲線開(kāi)料加工開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，因此，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種利用電動(dòng)缸直接驅(qū)動(dòng)開(kāi)料刀具進(jìn)行進(jìn)刀系統(tǒng)，并通過(guò)光柵尺實(shí)時(shí)檢測(cè)開(kāi)料刀具位置(料帶曲線寬度)，并直接反饋給開(kāi)料控制器，構(gòu)成一個(gè)真正意義上的料帶曲線寬度的閉環(huán)控制系統(tǒng)。此外，通過(guò)在一個(gè)料帶長(zhǎng)度加工周期內(nèi)記錄下所有的料帶曲線寬度數(shù)據(jù)，并與上個(gè)周期內(nèi)的開(kāi)料曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并進(jìn)行適當(dāng)修正，從而生成一個(gè)新的開(kāi)料曲線寬度數(shù)據(jù)表，供加工下一個(gè)料帶時(shí)調(diào)用，能夠?qū)崿F(xiàn)開(kāi)料曲線寬度的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型控制結(jié)構(gòu)上采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同步控制的刀架數(shù)量將不再受限制，同步精度更高；伺服電機(jī)控制功能下移，三環(huán)(電流、速度、位置)控制功能全部由伺服驅(qū)動(dòng)器完成，響應(yīng)更快。開(kāi)料控制器主要完成開(kāi)料曲線控制數(shù)據(jù)生成和補(bǔ)償算法的軟件實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)執(zhí)行效率更高。機(jī)械結(jié)構(gòu)上采用了旋轉(zhuǎn)底盤(pán)加阻尼器的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀架的轉(zhuǎn)角運(yùn)動(dòng)。在裁剪的過(guò)程中，硅鋼帶的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，與橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)合力，該合力為刀架產(chǎn)生一個(gè)法向力，從而實(shí)現(xiàn)刀架在旋轉(zhuǎn)式底盤(pán)上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)都茉谛D(zhuǎn)偏離原點(diǎn)時(shí)，底盤(pán)前后對(duì)稱的阻尼器對(duì)刀架產(chǎn)生一個(gè)回歸原點(diǎn)的法向力，從而實(shí)現(xiàn)角度不斷變化的曲線加工。通過(guò)此結(jié)構(gòu)，刀架的轉(zhuǎn)角不再由控制系統(tǒng)控制，而是由機(jī)械隨動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)地、高速地跟隨硅鋼帶的進(jìn)給和滾刀的橫移，控制系統(tǒng)只對(duì)刀架的橫向移動(dòng)作準(zhǔn)確的控制，進(jìn)一步保證變壓器鐵芯加工質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為本實(shí)用新型控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0028]如圖1所示，本實(shí)施例為雙套裁剪開(kāi)料機(jī)，包括:觸摸屏1、嵌入式控制器2、第一伺服驅(qū)動(dòng)器3、第一電動(dòng)缸4、第二伺服驅(qū)動(dòng)器5、第二電動(dòng)缸6、第一光柵尺7、第一刀架平移平臺(tái)8、第二光柵尺9、第二刀架平移平臺(tái)10、第一滾動(dòng)刀具11、第二滾動(dòng)刀具12、長(zhǎng)度檢測(cè)器13、鐵芯料帶14、第一伺服電機(jī)15、第二伺服電機(jī)16、第一阻尼器17、第二阻尼器18、第一轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)19、第二轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)20。其中:觸摸屏I通過(guò)通訊總線與嵌入式控制器2通訊接口連接、嵌入式控制器2通過(guò)通訊總線分別與第一伺服驅(qū)動(dòng)器3、第二伺服驅(qū)動(dòng)器5連接，第一伺服驅(qū)動(dòng)器3通過(guò)控制電纜與第一伺服電機(jī)15連接,第一伺服電機(jī)15與第一電動(dòng)缸4為一體化結(jié)構(gòu)，第一電動(dòng)缸4輸出推桿與第一刀架平移平臺(tái)8剛性連接，第一刀架平移平臺(tái)8與第一光柵尺7相連，第一光柵尺7與嵌入式控制器2通過(guò)信號(hào)線相連,固定在第一刀架平移平臺(tái)8上的第一轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)19與第一阻尼器17連接；同時(shí)第二伺服驅(qū)動(dòng)器5通過(guò)控制電纜與第二伺服電機(jī)16連接，第二伺服電機(jī)16與第二電動(dòng)缸6為一體化結(jié)構(gòu),第二電動(dòng)缸6輸出推桿與第二刀架平移平臺(tái)10剛性連接，第二刀架平移平臺(tái)10與第二光柵尺9相連，第二光柵尺9與嵌入式控制器2通過(guò)信號(hào)線相連，固定在第二刀架平移平臺(tái)10上的第二轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)20與第二阻尼器18連接，嵌入式控制器2通過(guò)信號(hào)線與長(zhǎng)度檢測(cè)器13相連接。
[0029]所述的工業(yè)觸摸屏1，主要完成曲線開(kāi)料機(jī)的工藝參數(shù)設(shè)定、狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的顯示與分析。
[0030]所述的嵌入式控制器2，主要實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀位置控制和補(bǔ)償算法，為伺服驅(qū)動(dòng)器提供開(kāi)料曲線給定數(shù)據(jù)，完成對(duì)切割刀具進(jìn)刀位置控制，以及料帶寬度反饋信息的分析處理、開(kāi)料機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集與分析等。
[0031]所述的第一伺服驅(qū)動(dòng)器3、第二伺服驅(qū)動(dòng)器5同時(shí)接受開(kāi)料控制器的運(yùn)動(dòng)控制指令，通過(guò)驅(qū)動(dòng)第一伺服電機(jī)15和第二伺服電機(jī)16將料帶加工寬度位置信息轉(zhuǎn)換為伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)動(dòng)。
[0032]所述的第一電動(dòng)缸4和第二電動(dòng)缸6,通過(guò)將第一伺服電機(jī)15和第二伺服電機(jī)16的旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)輸出，直接驅(qū)動(dòng)第一刀架平移平臺(tái)8和第二刀架平移平臺(tái)10分別帶動(dòng)第一滾動(dòng)刀具11和第二滾動(dòng)刀具12作橫向平移運(yùn)動(dòng)。
[0033]所述的第一光柵尺7、第二光柵尺9，主要完成對(duì)第一滾動(dòng)刀具11和第二滾動(dòng)刀具12位移量的精確測(cè)量，為嵌入式控制器2提供刀具的位置信息及復(fù)位信息。
[0034]所述的長(zhǎng)度檢測(cè)器13主要完成檢測(cè)加工料帶的長(zhǎng)度并送入嵌入式工業(yè)控制器2，根據(jù)料帶長(zhǎng)度與開(kāi)料寬度的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)時(shí)計(jì)算開(kāi)料曲線寬度數(shù)據(jù)，以確定開(kāi)料加工時(shí)曲線料帶的寬度。
[0035]本實(shí)施例通過(guò)以下方式進(jìn)行工作:首先，通過(guò)觸摸屏I選擇待加工R型變壓器鐵芯型號(hào)，依據(jù)展開(kāi)帶裁剪算法計(jì)算出開(kāi)料曲線理論值，當(dāng)嵌入式控制器2檢測(cè)到開(kāi)料機(jī)各機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備工作就緒后，就可以直接啟動(dòng)工作。整個(gè)過(guò)程分為兩個(gè)階段:第一階段為復(fù)位階段，主要是確定料帶曲線寬度的起始位置，第一滾動(dòng)刀具11、第二滾動(dòng)刀具12平移到料帶加工曲線起始寬度位置處，同時(shí)長(zhǎng)度檢測(cè)器清零，為正常開(kāi)料加工工作做好準(zhǔn)備；第二階段為正常曲線開(kāi)料加工階段，此階段工作過(guò)程為:在加工起機(jī)后第一個(gè)鐵芯曲線料帶時(shí)，依據(jù)通過(guò)工業(yè)觸摸屏I獲取的曲線料帶的理論曲線，由嵌入式控制器2生成開(kāi)料曲線數(shù)據(jù)，再依據(jù)開(kāi)料曲線插值算法生成與料帶長(zhǎng)度信息對(duì)應(yīng)的可用于開(kāi)料加工料帶曲線的寬度數(shù)據(jù)表，開(kāi)料加工時(shí)嵌入式控制器2根據(jù)長(zhǎng)度檢測(cè)器13檢測(cè)到的長(zhǎng)度信息，直接讀取料帶寬度數(shù)據(jù)表獲得的料帶曲線寬度數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)換成第一伺服電機(jī)15和第二伺服電機(jī)16旋轉(zhuǎn)角度，利用第一伺服驅(qū)動(dòng)器3、第二伺服驅(qū)動(dòng)器5的電子凸輪功能，將第一伺服電機(jī)15和第二伺服電機(jī)16的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換成脈沖信息直接輸出給第一伺服驅(qū)動(dòng)器3、第二伺服驅(qū)動(dòng)器5，控制第一伺服電機(jī)15、第二伺服電機(jī)16帶動(dòng)第一電動(dòng)缸4、第二電動(dòng)缸6直接驅(qū)動(dòng)第一刀架平移平臺(tái)8和第二刀架平移平臺(tái)10，帶動(dòng)開(kāi)料第一滾動(dòng)刀具11和第二滾動(dòng)刀具12平移至開(kāi)料曲線寬度位置處，完成一個(gè)鐵芯料帶開(kāi)料加工過(guò)程。
[0036]實(shí)施例中利用第一電動(dòng)缸4、第二電動(dòng)缸6直接驅(qū)動(dòng)第一刀架平移平臺(tái)8和第二刀架平移平臺(tái)10，帶動(dòng)開(kāi)料第一滾動(dòng)刀具11和第二滾動(dòng)刀具12橫向平移，并通過(guò)第一光柵尺7和第二光柵尺9實(shí)時(shí)檢測(cè)第一滾動(dòng)刀具11和第二滾動(dòng)刀具12的位置(料帶曲線寬度)，并反饋給嵌入式控制器2，實(shí)現(xiàn)對(duì)料帶曲線寬度的閉環(huán)控制。此外，通過(guò)在一個(gè)料帶長(zhǎng)度加工周期內(nèi)記錄下所有的料帶曲線寬度數(shù)據(jù)，并與上個(gè)周期內(nèi)的開(kāi)料曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并進(jìn)行適當(dāng)修正，從而生成一個(gè)新的開(kāi)料曲線寬度數(shù)據(jù)表，供加工下一個(gè)料帶時(shí)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)開(kāi)料曲線寬度的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制，開(kāi)料精度更高，以此類(lèi)推，周而復(fù)始。本實(shí)施例中控制系統(tǒng)采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，觸摸屏I與嵌入式控制器2采用MODBUS總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，嵌入式控制器2與第一伺服驅(qū)動(dòng)器3、第二伺服驅(qū)動(dòng)器5通過(guò)EtherCAT總線連接，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳送，控制的實(shí)時(shí)性與伺服驅(qū)動(dòng)的同步精度更高(小于500us)，可以實(shí)現(xiàn)高速開(kāi)料加工。在裁剪過(guò)程中，鐵芯料帶的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，與橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)合力，該合力為刀架產(chǎn)生一個(gè)法向力，從而實(shí)現(xiàn)刀架在第一轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)19、第二轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)20上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)都茉谛D(zhuǎn)偏離原點(diǎn)時(shí)，底盤(pán)前后對(duì)稱的第一阻尼器17、第二阻尼器18對(duì)刀架產(chǎn)生一個(gè)回歸原點(diǎn)的法向力，從而實(shí)現(xiàn)角度不斷變化的曲線加工。通過(guò)此結(jié)構(gòu)，刀架的轉(zhuǎn)角不再由控制系統(tǒng)控制，而是由機(jī)械隨動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)地、高速地跟隨硅鋼帶的進(jìn)給和滾刀的橫移，控制系統(tǒng)只對(duì)刀架的橫向移動(dòng)作準(zhǔn)確的控制，進(jìn)一步提高了變壓器鐵芯加工質(zhì)量。
[0037]本實(shí)施例通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了驗(yàn)證，驗(yàn)證環(huán)境為:雙料帶套裁加工開(kāi)料機(jī)(最高車(chē)速120m/min)。本實(shí)施例能夠通過(guò)設(shè)定與修改工藝控制參數(shù)，完成開(kāi)料刀具進(jìn)給控制演示任務(wù)，通過(guò)改變現(xiàn)有的控制參數(shù)，可以實(shí)時(shí)檢驗(yàn)鐵芯曲線開(kāi)料加工的控制效果。
【權(quán)利要求】
1.一種直驅(qū)式R型變壓器曲線開(kāi)料機(jī)伺服進(jìn)刀系統(tǒng)，其特征在于，包括:工業(yè)觸摸屏、嵌入式控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、電動(dòng)缸、光柵尺、刀架平移平臺(tái)、滾動(dòng)刀具、長(zhǎng)度檢測(cè)器、伺服電機(jī)、阻尼器、轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)；所述工業(yè)觸摸屏通過(guò)通訊總線與嵌入式控制器通訊接口連接、嵌入式控制器通過(guò)通訊總線分別與伺服驅(qū)動(dòng)器連接，伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)控制電纜與伺服電機(jī)連接，伺服電機(jī)與電動(dòng)缸為一體化結(jié)構(gòu)，電動(dòng)缸輸出推桿與刀架平移平臺(tái)剛性連接，刀架平移平臺(tái)與光柵尺相連，光柵尺與嵌入式控制器通過(guò)信號(hào)線相連，固定在刀架平移平臺(tái)上的轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)與阻尼器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直驅(qū)式R型變壓器曲線開(kāi)料機(jī)伺服進(jìn)刀系統(tǒng)，其特征在于，包括:工業(yè)觸摸屏(I)、嵌入式控制器(2)、第一伺服驅(qū)動(dòng)器(3)、第一電動(dòng)缸(4)、第二伺服驅(qū)動(dòng)器(5)、第二電動(dòng)缸(6)、第一光柵尺(7)、第一刀架平移平臺(tái)(8)、第二光柵尺(9)、第二刀架平移平臺(tái)(10)、第一滾動(dòng)刀具(11)、第二滾動(dòng)刀具(12)、長(zhǎng)度檢測(cè)器(13)、第一伺服電機(jī)(15)、第二伺服電機(jī)(16)、第一阻尼器(17)、第二阻尼器(18)、第一轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)(19)、第二轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)(20);其中:觸摸屏(I)通過(guò)通訊總線與嵌入式控制器(2)通訊接口連接、嵌入式控制器(2)通過(guò)通訊總線分別與第一伺服驅(qū)動(dòng)器(3)、第二伺服驅(qū)動(dòng)器(5)連接，第一伺服驅(qū)動(dòng)器(3)通過(guò)控制電纜與第一伺服電機(jī)(15)連接,第一伺服電機(jī)(15)與第一電動(dòng)缸(4)為一體化結(jié)構(gòu)，第一電動(dòng)缸(4)輸出推桿與刀架平移平臺(tái)(8)剛性連接，第一刀架平移平臺(tái)(8)與第一光柵尺(7)相連,第一光柵尺(7)與嵌入式控制器(2)通過(guò)信號(hào)線相連，固定在第一刀架平移平臺(tái)(8)上第一轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)(19)與第一阻尼器(17)連接；同時(shí)伺服驅(qū)動(dòng)器(5)通過(guò)控制電纜與第二伺服電機(jī)(16)連接，第二伺服電機(jī)(16)與第二電動(dòng)缸(6)為一體化結(jié)構(gòu)，第二電動(dòng)缸(6)輸出推桿與第二刀架平移平臺(tái)(10)剛性連接，第二刀架平移平臺(tái)(10)與第二光柵尺(9)相連，第二光柵尺(9)與嵌入式控制器(2)通過(guò)信號(hào)線相連，固定在第二刀架平移平臺(tái)(10)上的第二轉(zhuǎn)動(dòng)底盤(pán)(20)與第二阻尼器(18)連接，嵌入式控制器(2)通過(guò)信號(hào)線與長(zhǎng)度檢測(cè)器(13)相連接。
【文檔編號(hào)】B23Q15/22GK203484978SQ201320457901
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月26日
【發(fā)明者】沈春華, 李銳華, 胡波, 李豪, 王勇, 湯偉榮, 林峰, 劉宏 申請(qǐng)人:上海埃斯凱變壓器有限公司