專利名稱：具有高速卷繞功能的伺服驅(qū)動專用機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有高速卷繞功能的伺服驅(qū)動專用機，尤其涉及一種具有高速卷繞功能，并由參數(shù)設定規(guī)劃卷繞形式與線速度控制的伺服控制卷繞專用機及其控制方法。
背景技術：
公知的是，早期應用的卷繞機構(如絡筒機機構用于卷繞紗線的專用控制器(機))以變頻器驅(qū)動為主要控制，其一個典型架構包括一組變頻器、感應馬達及機械傳動機構。其中，感應馬達利用變頻器進行驅(qū)動控制，以提供卷繞機構在進行卷繞時所需要的旋轉(zhuǎn)運動，以及卷繞機構在進行水平往復動作時所需的橫向運動。上述機械傳動機構以機械連動的方式來實現(xiàn)，其缺點是1.以機械傳動方式實現(xiàn)橫向運動的功能，因為機械的反應速度有所限制，因而無法達到高速的卷繞。
2.卷繞形式固定，無法進行參數(shù)調(diào)整。若需要其它的卷繞方式，則必須調(diào)整機械結構，而在調(diào)整過程中需要耗費相當?shù)臅r間與物力。此外，為了改善上述機械連動方式，來實現(xiàn)卷繞機構在橫向運動控制中所存在的缺點，在本領域中提出了利用一組變頻器與感應馬達控制橫向運動的變頻器卷繞專用機，其變頻控制架構的擺頻功能運作(如

圖1所示)，主要是利用在變頻器中設定的卷繞開始頻率、卷繞終止頻率、卷繞時間參數(shù)等，在指定的時間中對輸出頻率予以控制以進行卷線。即，當變頻器接收到運轉(zhuǎn)命令時，經(jīng)過設定的加速時間進行加速及擺頻預置頻率保持時間，使變頻器達到預設卷繞運作控制的中心頻率F，通過卷繞開始頻率，卷繞終止頻率設定形成的上、下擺頻振幅，在時間t與輸出頻率H產(chǎn)生的擺頻周期時間、擺頻比率及跳躍頻率等參數(shù)進行輸出控制，以驅(qū)動感應馬達控制卷繞機構的橫向機械裝置產(chǎn)生來回的水平運動；其中擺頻周期時間＝擺頻上升時間+擺頻下降時間擺頻比率＝擺頻上升時間/擺頻下降時間跳躍頻率＝擺頻振幅×跳躍時間當跳躍時間≠0時，擺頻周期＝擺頻周期時間+2×跳躍時間；此外，當變頻器接收停止命令時，則根據(jù)預設的減速時間進行減速而停止。通過上述變頻器卷繞專用機雖可實現(xiàn)對卷繞機構的橫向運動進行控制，但在實際對卷繞機構的橫向運動進行控制時，仍須搭配機械裝置，如由機械輔助正、反方向的運轉(zhuǎn)，當硬件固定時，所需要的卷繞長度已經(jīng)被限制；參數(shù)的調(diào)整必須考慮硬件的設計。且對旋轉(zhuǎn)軸未提供線速度控制的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于解決上述傳統(tǒng)缺失，避免缺失存在，本發(fā)明以伺服驅(qū)動器現(xiàn)有的硬件架構及功能，提供基本信號的輸入與輸出處理接口，包括光傳感器的數(shù)字輸入信號、卷繞啟動與停止的數(shù)字輸入信號、卷繞厚度的模擬輸入信號與脈波輸入信號，配合內(nèi)建于伺服驅(qū)動器內(nèi)的卷繞命令處理單元及其卷繞形式的參數(shù)設定，以及電位計檢測卷繞厚度結果的電壓信號，來計算伺服馬達的脈波命令，帶動卷繞機構橫向動作，導引線材往返于卷筒的兩個端間進行卷繞，實現(xiàn)以參數(shù)設定及軟件計算來達到高速與多形式的卷繞控制，簡化復雜的硬件設計，又不需通過硬件機構修改就能夠為使用者提供更簡便、低廉，且又具有高速卷繞的實用伺服卷繞控制裝置。
為了實現(xiàn)達上述目的，本發(fā)明的具有高速卷繞功能的伺服驅(qū)動專用機，可包括至少一個卷繞機構；控制上述卷繞機構旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)控制機構；控制上述卷繞機構來回往返于卷筒兩個端間的橫向動作控制機構；電位計，連接上述卷繞機構檢測卷繞厚度，并輸出檢測結果的電壓信號作為伺服驅(qū)動器的一個輸入信號；上位控制器，連接上述旋轉(zhuǎn)控制機構及橫向動作控制機構，以設定控制參數(shù)和目標，顯示控制結果及協(xié)調(diào)該裝置各環(huán)節(jié)的動作順序。所述旋轉(zhuǎn)控制機構包括感應馬達，連結上述卷繞機構；設于感應馬達上之編碼器；及驅(qū)動感應馬達動作的變頻器；所述橫向動作控制機構包括伺服馬達，連結上述卷繞機構；及驅(qū)動上述伺服馬達的伺服驅(qū)動器，內(nèi)建卷繞命令處理單元及軟件程序。
為了實現(xiàn)達上述目的，本發(fā)明的具有高速卷繞功能的伺服驅(qū)動專用機控制方法，包括參數(shù)設定步驟，依據(jù)卷繞形式需求，輸入功能參數(shù)設定；初始化原點復位步驟，由伺服驅(qū)動器接收外部啟動信號，在執(zhí)行卷繞原點復位后執(zhí)行卷繞功能；卷繞厚度計算步驟，由所述伺服驅(qū)動器讀取電位計檢測厚度而輸出的電壓電位模擬信號，計算卷繞厚度及卷繞過程中的線速度控制；卷繞機構的旋轉(zhuǎn)動作控制步驟，由所述伺服驅(qū)動器依據(jù)所述參數(shù)設定、卷繞厚度的計算結果及線速度命令計算轉(zhuǎn)頻命令，以輸出至旋轉(zhuǎn)控制機構的變頻器，由所述變頻器控制感應馬達驅(qū)動卷繞機構旋轉(zhuǎn)動作；卷繞機構的橫向動作控制步驟，感應所述馬達轉(zhuǎn)動驅(qū)動編碼器產(chǎn)生一連串脈波信號輸出，以驅(qū)動卷繞命令處理單元依據(jù)所述卷繞參數(shù)設定，進行卷繞定位控制與伺服馬達脈波命令計算，并根據(jù)計算結果輸出信號來控制所述伺服馬達產(chǎn)生正、反轉(zhuǎn)動作，從而帶動所述卷繞機構來回往返于卷筒的兩個端間；卷繞停止步驟，當卷繞到達停止條件(卷繞厚度達到設定條件)時，專用機自動停止卷繞動作，在卷繞過程中，伺服驅(qū)動器接外部關閉信號(WSTOP)，停止卷繞動作。
附圖簡要說明圖1是現(xiàn)有技術的變頻器控制架構的脈波示意圖；圖2是本發(fā)明實施例的組成架構示意圖；圖3是本發(fā)明實施例的卷繞命令處理單元的組成架構示意圖；圖4是本發(fā)明實施例的控制方法流程圖；圖5是本發(fā)明實施例的卷繞操作時序圖(一)；圖6是本發(fā)明實施例的卷繞操作時序圖(二)；
圖7是本發(fā)明實施例的卷繞線速度命令曲線圖；圖8是本發(fā)明根據(jù)卷繞厚度進行線速度控制的流程圖；圖9是本發(fā)明根據(jù)參數(shù)命令進行卷線定位控制的流程圖；圖10是本發(fā)明卷繞參數(shù)應用實例的差繞長度參數(shù)功能示意圖；圖11是本發(fā)明卷繞參數(shù)應用實例的收邊角度參數(shù)功能示意圖；圖12是本發(fā)明卷繞參數(shù)應用實例的原點檢測器與卷筒端點距離參數(shù)功能示意圖；圖13是本發(fā)明卷繞參數(shù)應用實例的卷繞特殊參數(shù)寫入功能示意圖。
主要組件符號說明卷繞機構 1 旋轉(zhuǎn)控制機構 2橫向動作控制機構 3 電位計 4上位控制器 5 變頻器 21感應馬達 22 編碼器 23伺服馬達 31 伺服驅(qū)動器 32卷繞命令處理單元 33 信號轉(zhuǎn)換器 34第一低通濾波器 35 卷繞控制器 36脈波型式選擇器 37 計數(shù)器 38命令選擇開關 39 第二低通濾波器 30流程步驟600～610 流程步驟700～704流程步驟800～810具體實施方式
下面將參照附圖對本發(fā)明的技術內(nèi)容進行詳細說明。
圖2、3所示為本發(fā)明的具有高速卷繞功能的伺服驅(qū)動專用機架的構示意圖。如圖所示，本發(fā)明的具有高速卷繞功能的伺服驅(qū)動專用機包括有卷繞機構1，控制卷繞機構1旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)控制機構2，控制卷繞機構1的橫向往復動作的橫向動作控制機構3，電位計4以及上位控制器5。上述裝置構成具有高速卷繞，并由參數(shù)設定規(guī)劃多卷繞方式與線速度控制的伺服卷繞控制專用機。
卷繞機構1包括至少一個絡筒機機構，執(zhí)行旋轉(zhuǎn)卷繞動作的旋轉(zhuǎn)移動機構，以及執(zhí)行使卷繞厚度平均的橫向移動機構(上述均為一般的卷繞機構，故在圖中未繪示)。
旋轉(zhuǎn)控制機構2包括變頻器21，由變頻器21驅(qū)動的感應馬達22。感應馬達22還包括編碼器23，在感應馬達22被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，編碼器23會產(chǎn)生一連串的脈波信號輸出，以驅(qū)動橫向動作控制機構3啟動。變頻器21根據(jù)橫向動作控制機構3提供外部模擬電壓輸入，以驅(qū)動卷繞機構1的旋轉(zhuǎn)移動機構執(zhí)行卷繞旋轉(zhuǎn)動作。
變頻器21的啟動方式，可通過選擇伺服驅(qū)動器32數(shù)字輸出端子VFD_CTRL與SRDY輸出至變頻器21的外部端子來啟動(由M0，M1)，或是由有線通訊啟動。變頻器21的轉(zhuǎn)頻命令是由伺服驅(qū)動器32提供外部模擬電壓輸入。
橫向動作控制機構3包括伺服馬達31，及驅(qū)動伺服馬達31的伺服驅(qū)動器32。在伺服驅(qū)動器32內(nèi)部設有卷繞命令處理單元33。伺服馬達31連結卷繞機構1的橫向移動機構，伺服驅(qū)動器32的輸出端連結伺服馬達31為驅(qū)動控制輸出，該輸入端則接受外部輸入的功能信號，這些信號除了包括啟動WSTART(DI)、停止WSTOP(DI)及感測信號WSENSOR(DI)等信號外，還包括編碼器23輸出脈波信號(PULSE)的脈波命令，以及V_REF模擬速度命令輸入電位計4的厚度檢測結果信號等。這些信號配合內(nèi)建于卷繞命令處理單元33的軟件程序執(zhí)行計算，以產(chǎn)生伺服馬達的脈波命令。驅(qū)動伺服馬達31以正反轉(zhuǎn)帶動卷繞機構1的橫向移動機構執(zhí)行橫向動作，導引線材往返于卷筒兩端間而卷繞。
卷繞命令處理單元33包括接收電位計4輸出的電壓電位模擬信號的信號轉(zhuǎn)換器34。信號轉(zhuǎn)換器34將電壓電位信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，通過第一低通濾波器35后輸出至卷繞控制器36。卷繞命令處理單元33還包括接收來自編碼器23的脈波信號的脈波型選擇器37，脈波型選擇器37接收的脈波信號通過連接的計數(shù)器38計數(shù)處理后，輸出至卷繞控制器36，卷繞控制器36配合內(nèi)部的軟件程序，以及設定的參數(shù)、電位計4所輸入的電壓電位模擬信號與編碼器23的脈波信號，以計算伺服馬達31的脈波命令，利用命令選擇開關39的輸出控制，通過第二低通濾波器30輸入至伺服驅(qū)動器32。
電位計4連接于卷繞機構1并檢測卷繞厚度，以及輸出檢測結果的電壓信號作為伺服驅(qū)動器32的一個輸入信號，以計算卷繞角度與卷繞過程中的線速度控制。當然，若卷繞形式在卷繞過程成中無角度的設定與線速度控制的功能，可選擇不安裝電位計4，即取消該功能設定。
上位控制器5利用傳輸接口，如RS232或RS485連接旋轉(zhuǎn)控制機構2及橫向動作控制機構3，上位控制器5可為一部人機接口，以進行設定控制參數(shù)和目標、顯示控制結果及協(xié)調(diào)該裝置各環(huán)節(jié)的動作順序等功能運作。
上述本發(fā)明的裝置還包括原點檢測器及斷線檢測器(圖中未繪示)。該原點檢測器用以檢測卷繞原點。斷線檢測器則用以檢測卷繞線材是否斷線，并在斷線時產(chǎn)生驅(qū)動信號，以使卷繞機構1自動停機。上述原點檢測器及斷線檢測器產(chǎn)生的信號WSENSOR(DI)，還可輸出作為伺服驅(qū)動器32的一個輸入信號。此外，若不使用斷線檢測功能，還可選擇不安裝斷線檢測器，即取消相對應的數(shù)字輸入設定。
圖4、5和6所示分別為本發(fā)明根據(jù)前述實施例的具有高速卷繞功能的伺服驅(qū)動專用機架構，以進行高速進行卷繞并由參數(shù)設定規(guī)劃卷繞形式與線速度控制的卷繞伺服控制方法的流程圖與操作時序圖。如圖所示，本發(fā)明的具有高速卷繞功能的伺服驅(qū)動專用機的控制方法包括以下控制步驟參數(shù)設定步驟，如流程步驟600所示，依據(jù)卷繞形式需求，輸入功能參數(shù)設定；初始化原點復位步驟，如流程步驟602所示，由伺服驅(qū)動器接受外部啟動信號(WSTART)，配合原點檢測器檢測卷繞原點，在執(zhí)行卷繞原點復位后，執(zhí)行卷繞功能；卷繞厚度計算步驟，如流程步驟604所示，由伺服驅(qū)動器32讀取電位計4的厚度檢測電壓信號，以計算卷繞厚度及卷繞過程中的線速度控制；
卷繞機構的旋轉(zhuǎn)動作控制步驟，如流程步驟606所示，由伺服驅(qū)動器32依據(jù)上述參數(shù)設定、卷繞厚度計算結果及線速度命令計算轉(zhuǎn)頻命令，并將轉(zhuǎn)速命令模擬輸出MON2輸出至變頻器21的AVI模擬輸入端子，由變頻器21控制感應馬達22驅(qū)動卷繞機構1的旋轉(zhuǎn)移動機構執(zhí)行旋轉(zhuǎn)卷繞動作；卷繞機構的橫向動作控制步驟，如流程步驟608所示，由編碼器23隨感應馬達22的轉(zhuǎn)動動作，產(chǎn)生一連串脈波信號，并輸出至卷繞命令處理單元33。卷繞命令處理單元33配合上述卷繞參數(shù)設定、斷線檢測器輸出的感測信號WSENSOR(DI)、電位計輸出的厚度檢測結果信號V_REF，以進行卷繞定位控制與伺服馬達31的脈波命令計算，根據(jù)計算的脈波命令輸出，控制伺服馬達31產(chǎn)生正反轉(zhuǎn)動作，以帶動卷繞機構1驅(qū)動使卷繞厚度平均的橫向移動機構來回往返于卷筒的兩端間，并配合電位計4的厚度檢測信號，隨厚度變化控制變頻器21的轉(zhuǎn)速以維持固定線速度的卷繞動作；卷繞停止步驟，如流程步驟610所示，由伺服驅(qū)動器32接收外部關閉信號(WSTOP)，控制旋轉(zhuǎn)控制機構2及橫向動作控制機構3停止動作。
上述具有卷繞功能的伺服驅(qū)動專用機的控制方法的實施例，主要是提供兩段卷繞線速度命令設定，其卷繞厚度與轉(zhuǎn)頻命令的關系如圖7所示，其中，WSPD為第一段卷繞線速度命令，WSD2為第二段卷繞線速度命令，WTHK為卷繞停止厚度，WTH2為切換厚度。當卷繞開始時，卷繞線速度以第一段卷繞線速度命令開始卷繞，當卷繞厚度達到WTH2時，轉(zhuǎn)頻命令切換到WSD2曲線的第二段卷繞線速度命令；若使用者欲關閉第二段卷繞線速度命令時，則僅需將WTH2數(shù)值設定為與WTHK相同的值，即可在達到設定卷繞厚度后停止卷繞。另一個線速度控制功能為，當卷繞厚度小于WTH2切換厚度時，變頻器提供相同的轉(zhuǎn)頻命令，該轉(zhuǎn)頻命令為第二段卷繞線速度命令在切換厚度所對應的頻率數(shù)值，當卷繞厚度大于切換厚度時，轉(zhuǎn)頻命令才隨著厚度增大而減少。功能提供在卷繞厚度小于切換厚度時，線速度隨著厚度增加而增加，當卷繞厚度大于切換厚度時，線速度將會維持固定。
此外，上述轉(zhuǎn)頻命令主要由線速度命令計算而得，該計算主要以旋轉(zhuǎn)軸的最大操作頻率(Hz)或轉(zhuǎn)速(rpm)來設置，當旋轉(zhuǎn)軸使用變頻器驅(qū)動時，最大操作頻率和馬達極數(shù)、旋轉(zhuǎn)軸直徑設定之間的關系及最大可操作頻率，可由公式(1)計算而得。當旋轉(zhuǎn)軸使用伺服驅(qū)動器驅(qū)動時，最大轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)軸直徑設定之間的關系及最大可達轉(zhuǎn)速可由公式(2)計算而得。
公式(1)Hz(max)=LSPD×WRMPD×K1]]>公式(2)rpm(max)=LSPDD×K2]]>其中LSPD為卷繞線速度命令(單位m/min)WRMP為轉(zhuǎn)動軸感應馬達極數(shù)(單位pole)D為卷筒卷繞直徑(單位mm)K1為常數(shù)2.6526K2為常數(shù)318.3099根據(jù)上述線速度的計算與控制改變旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動速度。當轉(zhuǎn)軸卷繞厚度越厚時，控制變頻器21轉(zhuǎn)速會降低，以維持線材相同的線拉力與固定的線速度卷繞動作。
上述線速度控制步驟主要根據(jù)卷線厚度來進行計算，其方法步驟如圖8所示。首先由伺服驅(qū)動器32讀取電位計4的厚度檢測電壓信號電位，如流程步驟700所示。根據(jù)參數(shù)厚度電壓電位轉(zhuǎn)換比計算卷繞厚度，如流程步驟702所示。再根據(jù)線速度控制公式計算轉(zhuǎn)軸命令輸出，如流程步驟704所示。
此外，上述根據(jù)參數(shù)命令進行的卷繞定位控制，其方法步驟如圖9所示，包括根據(jù)參數(shù)收邊角度與卷繞厚度計算收邊長度所對應的收邊脈波數(shù)，如流程步驟800所示，接著，根據(jù)編碼器23輸入脈波計算橫向動作機構的等速脈波增加量，如流程步驟802所示，再根據(jù)參數(shù)跳躍速度比例與等速脈波增量數(shù)的乘積計算折返點的跳躍脈波增量數(shù)，如流程步驟804所示。接著，產(chǎn)生不規(guī)則脈波增量數(shù)，如流程步驟806所示，然后，卷繞控制器36根據(jù)上述脈波增量數(shù)產(chǎn)生實際脈波命令，如流程步驟808所示，最后，根據(jù)實際脈波命令與機構等效齒輪比公式(公式3)計算伺服馬達31的脈波命令而輸出控制，如流程步驟810。
公式3gear_mech=WLNGcross×WREP×WSMD×K3]]>其中WLNG卷繞最大行程(單位mm)；cross為卷繞比；WREP為轉(zhuǎn)動軸編碼器輸出解析(單位pulse/rev)；WSMD為水平軸傳動機構直徑(單位mm)；K3為常數(shù)3184.71本發(fā)明的具有高速卷繞功能的伺服驅(qū)動專用機及其控制方法，應用參數(shù)設定可規(guī)劃多樣變化的卷繞形式，所使用的參數(shù)功能應用請參閱圖10-13所示，包括驅(qū)動器狀態(tài)顯示(STS)，包含電位計電壓；卷繞線速度命令(m/min)；卷繞厚度(mm)；卷繞狀態(tài)，如卷繞功能啟動或停止、斷線檢測狀態(tài)、卷繞完成停止條件及參數(shù)設定狀態(tài)，檢查實際卷繞長度的相對應關系。
差繞長度(WFDL)，如圖10所示指在往復行程A-B中，AC與DB段為差繞長度。在A-B往復的過程中，并不是每次往復都由A至B，或由B至A。實際往復的行程為A至D，D至C，C至B，再由B至A依序循環(huán)。主要解決卷繞過程中兩邊會有凸起的現(xiàn)象。
跳躍速度比例(WJSR)，如圖10所示提高折返點的移動速度。跳躍速度為跳躍速度比例和移動速度的乘積。當差繞長度開啟時，此參數(shù)功能才有作用。
收邊角度(WTH1；WTH2)收線時所形成的夾角。
卷繞比(WCRI；WCRD)；伺服馬達由左至右的一個行程，感應馬達轉(zhuǎn)動的圈數(shù)。還表示伺服馬達31來回一次時，線材在卷筒上的交錯次數(shù)。
卷繞最大行程(WLNG)指往復行程A-B的行程。
差動空程比例(WPER)如在差繞過程中有80％的過程是屬于差繞行程，其余行程皆為A至B，或B至A。主要是解決卷繞過程中卷繞面有不平整的現(xiàn)象。當差繞長度開啟時，此參數(shù)功能才有作用。
第一段卷繞線速度(WSPD)。
卷繞停止厚度(WTHK)卷繞厚度達到設定值時，卷繞停止。
卷繞停止行程(WSSK)卷繞行程小于設定值時，卷繞停止。
卷繞停止圈數(shù)(WSLL)卷繞圈數(shù)大于設定值時，卷繞停止。
線徑(WWDL)線材直徑。
原點檢測器與卷筒端點距離(WOS1)，如圖12所示。
卷筒端點與卷線起始點距離(WOS2)。
卷筒長度(WOS3)。
卷繞位移速度(WPOV)設定專用機由原點檢測器移動至卷繞起始點的位移速度。
厚度電壓轉(zhuǎn)換比(WTVR)設定卷線厚度與電位計電壓的對應值，用于換算卷繞厚度。
電位計最大輸出電壓(WPMV)。
水平軸傳動機構直徑(WSMD)。
旋轉(zhuǎn)軸傳動機構直徑(WRMD)。
旋轉(zhuǎn)軸編碼器輸出解析(WREP)編碼器轉(zhuǎn)動一圈，編碼器的A相與B相輸出的脈波數(shù)。
旋轉(zhuǎn)軸馬達極數(shù)(WRMP)當旋轉(zhuǎn)軸使用感應馬達時，必需設定極數(shù)數(shù)值；若使用伺服驅(qū)動器時，旋轉(zhuǎn)軸馬達極數(shù)設為1。
旋轉(zhuǎn)軸最高操作頻率或轉(zhuǎn)速(WRHS)。
卷繞模式(WMOD)。
電位計模擬電位平滑常數(shù)(WLPF)低通平滑濾波。
第二段卷繞線速度命令(WSD2)。
切換厚度(WTH2)當卷繞厚度到達切換厚度設定，則卷繞線速度切換至第二卷繞線速度命令(WSD2)。
卷繞特殊參數(shù)寫入(WFUN)包括(1)電位計零厚度校正，執(zhí)行此功能時，調(diào)整卷繞厚度為0mm。(2)電位計斜率校正(調(diào)整厚度電壓轉(zhuǎn)換比)，如圖13所示，其計算公式如公式4公式4 由于本發(fā)明的具有高速卷繞功能的伺服驅(qū)動專用機及其控制方法，是以伺服驅(qū)動器32現(xiàn)有的功能搭配內(nèi)建于伺服驅(qū)動器32的具有專用功能的卷繞命令處理單元33及其軟件程序，以參數(shù)設定及軟件程序計算實現(xiàn)卷繞的控制方式，簡化了復雜的硬件設計方式，在進行高速的卷繞時，運動命令不會有延遲傳遞的情況，而現(xiàn)有的一般控制器由驅(qū)動器外部給定信號來控制，而給定信號(脈波列)有輸入頻率的限制。實現(xiàn)本發(fā)明的成本也較為低廉。
同時，功能軟件程序在位置控制的模式下，關于長度參數(shù)及卷繞形式設計的設定，是直接通過參數(shù)的設定來實現(xiàn)，而不需要通過機構的修改或變更機械結構設計，或任何調(diào)整修正，并根據(jù)這些參數(shù)設定提供了線速度控制。
上述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明實施范圍。即凡根據(jù)本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆為本發(fā)明專利范圍所涵蓋。
權利要求
1.一種具有高速卷繞功能的伺服驅(qū)動專用機，應用于線材卷繞控制的伺服驅(qū)動控制裝置，包括至少一個卷繞機構；控制所述卷繞機構旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)控制機構；控制所述卷繞機構進行水平往復動作的橫向動作控制機構；原點檢測器，用以檢測卷繞原點。
2.如權利要求1所述的伺服驅(qū)動專用機，其中，所述專用機還包括電位計，所述電位計與所述卷繞機構連接，以檢測卷繞厚度，并輸出檢測結果電壓信號作為伺服驅(qū)動器的一個輸入信號。
3.如權利要求1所述的伺服驅(qū)動專用機，其中，所述旋轉(zhuǎn)控制機構包括感應馬達；設于所述感應馬達上的編碼器；及，驅(qū)動所述感應馬達動作的變頻器。
4.如權利要求1所述的伺服驅(qū)動專用機，其中，所述橫向動作控制機構包括伺服馬達；及，驅(qū)動所述伺服馬達的伺服驅(qū)動器。
5.如權利要求4所述的伺服驅(qū)動專用機，其中，所述伺服驅(qū)動器還包括卷繞命令處理單元及內(nèi)建于所述卷繞命令處理單元的軟件程序，以設定、計算功能參數(shù)輸出控制命令。
6.如權利要求5所述的伺服驅(qū)動專用機，其中，所述卷繞命令處理單元包括信號轉(zhuǎn)換器，接收電位計輸出的電壓電位模擬信號；第一低通濾波器，與信號轉(zhuǎn)換器連接，以輸出經(jīng)過濾波轉(zhuǎn)換后的電壓數(shù)字信號；脈波型式選擇器，接收來自編碼器的脈波信號；計數(shù)器，與所述卷繞控制器連接，并輸出經(jīng)過計數(shù)處理的信號；卷繞控制器，與所述第一低通濾波器及所述計數(shù)器的輸出端連接，以接收信號并進行軟件程序計算，所述卷繞控制器通過設置于其內(nèi)部的軟件程序，以及設定的參數(shù)、電位計所輸出的電壓電位模擬信號與編碼器輸出的一連串脈波信號，計算伺服馬達的脈波命令；命令選擇開關，選擇性地切換與所述卷繞控制器連接，以輸出脈波命令；及，第二低通濾波器，與所述命令選擇開關連接。
7.如權利要求1所述的伺服驅(qū)動專用機，其中，所述專用機還包括上位控制器，利用RS232或RS485傳輸接口，連接所述旋轉(zhuǎn)控制機構及所述橫向動作控制機構，以設定控制參數(shù)和目標、顯示控制結果及協(xié)調(diào)所述裝置各環(huán)節(jié)的動作順序等功能動作。
8.如權利要求1所述的伺服驅(qū)動專用機，其中，所述專用機還包括斷線檢測器，用以檢測卷繞線材是否斷線，所述斷線檢測器產(chǎn)生的一個信號作為所述伺服驅(qū)動器的一個輸入信號。
9.一種具有高速卷繞功能的伺服驅(qū)動專用機控制方法，包括參數(shù)設定步驟，依據(jù)卷繞形式需求，輸入功能參數(shù)設定；初始化原點復位步驟，由伺服驅(qū)動器接收外部啟動信號，在執(zhí)行卷繞原點復位后執(zhí)行卷繞功能；卷繞厚度計算步驟，由所述伺服驅(qū)動器讀取電位計檢測厚度而輸出的電壓電位模擬信號，計算卷繞厚度及卷繞過程中的線速度控制；卷繞機構的旋轉(zhuǎn)動作控制步驟，由所述伺服驅(qū)動器依據(jù)所述參數(shù)設定、卷繞厚度的計算結果及線速度命令計算轉(zhuǎn)頻命令，以輸出至旋轉(zhuǎn)控制機構的變頻器，由所述變頻器控制感應馬達驅(qū)動卷繞機構旋轉(zhuǎn)動作；卷繞機構的橫向動作控制步驟，感應所述馬達轉(zhuǎn)動驅(qū)動編碼器產(chǎn)生一連串脈波信號輸出，以驅(qū)動卷繞命令處理單元依據(jù)所述卷繞參數(shù)設定，進行卷繞定位控制與伺服馬達脈波命令計算，并根據(jù)計算結果輸出信號來控制所述伺服馬達產(chǎn)生正、反轉(zhuǎn)動作，從而帶動所述卷繞機構來回往返于卷筒的兩個端間；其中，當卷繞到達停止條件時，所述專用機自動停止卷繞動作，或者在卷繞過程中，所述伺服驅(qū)動器接收到外部關閉信號時，停止卷繞動作。
10.如權利要求9所述的控制方法，還包括設定兩段卷繞線速度命令，在卷繞開始時，卷繞線速度以第一段卷繞線速度命令開始卷繞，卷繞厚度達到切換厚度時，通過轉(zhuǎn)頻命令切換到第二段卷繞線速度命令執(zhí)行卷繞動作。
11.如權利要求10所述的控制方法，還包括利用將切換厚度數(shù)值設定成與卷繞停止厚度相同來關閉所述第二段卷繞線速度命令，在卷繞線速度以第一段卷繞線速度命令開始卷繞并達到設定卷繞厚度后停止卷繞。
12.如權利要求9所述的控制方法，還包括利用線速度計算與控制，以改變旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動速度，并在轉(zhuǎn)軸卷繞厚度越厚時，控制變頻器轉(zhuǎn)速降低以維持線材相同的線拉力與固定的線速度卷繞動作。
13.如權利要求12所述的控制方法，其中，所述線速度計算使用所述變頻器驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸時的最大操作頻率是由卷繞線速度命令、轉(zhuǎn)動軸感應馬達極數(shù)以及卷筒卷繞直徑數(shù)設定與一常數(shù)之間的關系計算而得到的值。
14.如權利要求12所述的控制方法，其中，所述線速度計算使用伺服驅(qū)動器驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸時的最大可達轉(zhuǎn)速是由卷繞線速度命令、卷筒卷繞直徑數(shù)設定和一常數(shù)之間的關系計算所得到的值。
15.如權利要求9所述的控制方法，其中，所述線速度控制步驟主要根據(jù)卷線厚度來進行計算，其方法還包括由所述伺服驅(qū)動器讀取所述電位計的厚度檢測輸出的電壓電位模擬信號；根據(jù)參數(shù)厚度的電壓電位模擬信號的轉(zhuǎn)換比計算卷繞厚度；根據(jù)線速度控制公式計算轉(zhuǎn)頻命令并輸出。
16.如權利要求9所述的控制方法，其中，所述根據(jù)參數(shù)命令進行的卷繞定位控制包括如下步驟根據(jù)參數(shù)收邊角度與卷繞厚度計算收邊長度所對應的收邊脈波數(shù)；根據(jù)編碼器輸入脈波計算橫向動作機構等速脈波增加量；根據(jù)參數(shù)跳躍速度比例與所述等速脈波增量數(shù)的乘積計算折返點的跳躍脈波增量數(shù)；產(chǎn)生不規(guī)則脈波增量數(shù)；卷繞控制器根據(jù)所述脈波增量數(shù)產(chǎn)生實際脈波命令；根據(jù)實際脈波命令與機構等效齒輪比公式計算伺服馬達的脈波命令并輸出控制。
17.如權利要求16所述的控制方法，其中，所述根據(jù)實際脈波命令與機構等效齒輪比公式計算的脈波命令是系由卷繞最大行程、卷繞比、轉(zhuǎn)動軸編碼器輸出解析、水平軸傳動機構直徑及一常數(shù)之間的關而計算出的值。
全文摘要
一種具有高速卷繞功能的伺服驅(qū)動專用機，是應用于線材卷繞控制的伺服驅(qū)動裝置及其方法，包括有卷繞機構，控制卷繞機構旋轉(zhuǎn)動作的旋轉(zhuǎn)控制機構，控制卷繞機構橫向動作的橫向動作控制機構，電位計及上位控制器。利用橫向動作控制機構的伺服驅(qū)動器及其內(nèi)部的卷繞命令處理單元，由卷繞參數(shù)設定及外部輸入的啟動信號，配合電位計卷繞厚度檢測信號電位，計算變頻器的轉(zhuǎn)頻命令，以啟動感應馬達驅(qū)動卷繞機構旋轉(zhuǎn)的動作，并由感應馬達連結的編碼器產(chǎn)生脈波信號輸出，由卷繞命令處理單元計算伺服馬達的脈波命令輸出，驅(qū)動伺服馬達帶動卷繞機構橫向動作，導引線材往返于卷筒的兩個端而卷繞。
文檔編號G05D27/00GK1978300SQ20051012581
公開日2007年6月13日 申請日期2005年11月30日 優(yōu)先權日2005年11月30日
發(fā)明者鄭宗信 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司