數(shù)控系統(tǒng)螺紋切削技術(shù)實(shí)現(xiàn)條形帶纏繞的控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種數(shù)控系統(tǒng)螺紋切削技術(shù)實(shí)現(xiàn)條形帶纏繞的控制系統(tǒng)及方法，控制系統(tǒng)包括成型機(jī)卷筒和成型機(jī)小車，數(shù)控系統(tǒng)、小車伺服控制模塊和主軸變頻器控制模塊；控制方法包括數(shù)控系統(tǒng)對成型機(jī)小車的速度以及成型機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速、起始角度的閉環(huán)控制；本發(fā)明采用數(shù)控系統(tǒng)作為成型機(jī)的控制系統(tǒng)，利用數(shù)控系統(tǒng)的螺紋切削功能實(shí)現(xiàn)成型機(jī)條形帶纏繞的工藝，實(shí)現(xiàn)不同起始角和不同螺距的螺紋纏繞利用數(shù)控系統(tǒng)的螺紋切削功能實(shí)現(xiàn)成型機(jī)條形帶纏繞的工藝，操作簡單方便，而且效率高、精度好，穩(wěn)定可靠，維修方便。
【專利說明】數(shù)控系統(tǒng)螺紋切削技術(shù)實(shí)現(xiàn)條形帶纏繞的控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)橡膠成型機(jī)條形帶纏繞技術(shù)，特別是涉及一種數(shù)控系統(tǒng)螺紋切削技術(shù)實(shí)現(xiàn)條形帶纏繞的控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，大部分橡膠成型機(jī)都是手動(dòng)控制設(shè)備，它的主軸旋轉(zhuǎn)、平臺(tái)直線運(yùn)動(dòng)和加工過程都是人工操縱手動(dòng)進(jìn)行，設(shè)備不僅操作復(fù)雜、操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且效率低、精度差，很難滿足現(xiàn)代加工對設(shè)備的要求。為了滿足現(xiàn)代化加工要求，有部分廠商將成型機(jī)的控制系統(tǒng)改造為PLC可編程控制器控制，或者是工業(yè)控制機(jī)控制。但是這種改造，無論是操作、還是效率，以及精度仍然很差，并且故障率很高，具體表現(xiàn)在設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性方面。同時(shí)，由于這些控制都是非標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)和控制，如有較大故障及改動(dòng)需依靠改造設(shè)計(jì)單位來完成，沒有獨(dú)立性，使得維修及維護(hù)特別不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的在于提供一種數(shù)控系統(tǒng)螺紋切削技術(shù)實(shí)現(xiàn)條形帶纏繞的控制系統(tǒng)及方法，采用數(shù)控系統(tǒng)作為成型機(jī)的控制系統(tǒng)，利用數(shù)控系統(tǒng)的螺紋切削功能實(shí)現(xiàn)成型機(jī)條形帶纏繞的工藝，實(shí)現(xiàn)不同起始角和不同螺距的螺紋纏繞利用數(shù)控系統(tǒng)的螺紋切削功能實(shí)現(xiàn)成型機(jī)條形帶纏繞的工藝。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:一種數(shù)控系統(tǒng)螺紋切削技術(shù)實(shí)現(xiàn)條形帶纏繞的控制系統(tǒng)，包括成型機(jī)卷筒和成型機(jī)小車，包括數(shù)控系統(tǒng)、小車伺服控制模塊和主軸變頻器控制模塊；
[0005]數(shù)控系統(tǒng)連接小車伺服控制模塊、主軸變頻器控制模塊、遠(yuǎn)程IO接口模塊、手持操作站和系統(tǒng)操作站，用于控制成型機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速和起始角度以及成型機(jī)小車的速度；
[0006]小車伺服控制模塊連接數(shù)控系統(tǒng)，用于通過接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的控制命令對成型機(jī)小車速度進(jìn)行控制；
[0007]主軸變頻器控制模塊連接數(shù)控系統(tǒng)，用于通過接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的控制命令對主軸的轉(zhuǎn)速和初始角度進(jìn)行控制。
[0008]所述數(shù)控系統(tǒng)具有AXISl 接 口、AXIS2 接 口、AXIS3 接 口、AXIS4 接 口、SSB-1O 接 口、MPG 接口和 RS422 接口。
[0009]所述小車伺服控制模塊包括伺服驅(qū)動(dòng)器、小車伺服電機(jī)和第一編碼器，其中伺服驅(qū)動(dòng)器從數(shù)控系統(tǒng)的AXIS3接口接收到數(shù)控指令，通過電機(jī)電源線連接到小車伺服電機(jī)，通過第一編碼器將脈沖信號(hào)反饋回伺服驅(qū)動(dòng)器。
[0010]所述主軸變頻器控制模塊包括主軸變頻器、主軸變頻電機(jī)、減速機(jī)、第二編碼器和第三編碼器，其中主軸變頻器從數(shù)控系統(tǒng)的AXIS4接口接收到數(shù)控指令，通過電機(jī)電源線連接到主軸變頻電機(jī)，通過第二編碼器將脈沖信號(hào)反饋到主軸變頻器；同時(shí)主軸變頻電機(jī)連接減速機(jī)，在減速機(jī)后側(cè)加裝第三編碼器，將脈沖信號(hào)反饋到數(shù)控系統(tǒng)。[0011]所述主軸變頻器具有能接收-10疒+IOV指令電壓的變頻器控制板。
[0012]所述遠(yuǎn)程IO接口模塊包括遠(yuǎn)程IO接口、32路開關(guān)量輸入接口、24路開關(guān)量輸出接口、輸入端子板和輸出端子板。
[0013]一種數(shù)控系統(tǒng)螺紋切削技術(shù)實(shí)現(xiàn)條形帶纏繞的控制方法，包括數(shù)控系統(tǒng)對成型機(jī)小車的速度以及成型機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速、起始角度的閉環(huán)控制；
[0014]數(shù)控系統(tǒng)對成型機(jī)小車的速度的閉環(huán)控制步驟如下:
[0015]數(shù)控系統(tǒng)的AXIS3接口將數(shù)控指令傳到伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器輸出電壓加在小車伺服電機(jī)上，通過第一編碼器將脈沖信號(hào)反饋回伺服驅(qū)動(dòng)器，完成速度閉環(huán)控制；
[0016]數(shù)控系統(tǒng)對成型機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速和起始角的閉環(huán)控制步驟如下:
[0017]數(shù)控系統(tǒng)的AXIS4接口將數(shù)控指令傳到主軸變頻器，主軸變頻器輸出電壓加在主軸變頻電機(jī)上，通過第二編碼器將脈沖信號(hào)反饋到主軸變頻器，完成速度閉環(huán)控制；同時(shí)主軸變頻電機(jī)連接減速機(jī)，在減速機(jī)后側(cè)加裝第三編碼器，將脈沖信號(hào)反饋到數(shù)控系統(tǒng)，完成位置閉環(huán)控制。
[0018]發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn):
[0019]1.采用的是成熟、穩(wěn)定的數(shù)控加工技術(shù)，應(yīng)用在成型機(jī)條形帶的纏繞加工工藝中，不僅可對簾布、尼龍水布進(jìn)行纏繞加工，也可對膠片、尼龍繩、鋼線等條形帶進(jìn)行纏繞加工；
[0020]2.適用于各種不同規(guī)格的條形帶的纏繞，由于纏繞的加工程序采用變量式編程，參數(shù)設(shè)置簡單，因此很容易操作；
[0021]3.由于主軸S具有了 C軸功能，能進(jìn)行起始角的定位，以便搭接，從而可以實(shí)現(xiàn)不同起始角的纏繞；
[0022]4.由于數(shù)控技術(shù)的成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，它不僅是操作簡單方便，而且效率高、精度好，特別穩(wěn)定可靠，且維修方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]其中，I為 AXISl 接口、2 為 AXIS2 接口、3 為 AXIS3 接口、4 為 AXIS4 接口、5 為SSB-1O接口、6為MPG接口、7為RS422接口、8為小車伺服電機(jī)、9為第一編碼器、10為主軸變頻電機(jī)、11為第二編碼器、12為第三編碼器、13為遠(yuǎn)程IO接口模塊、14為遠(yuǎn)程IO接口、15為32路開關(guān)量輸入接口、16為24路開關(guān)量輸出接口。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1所示為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)框圖，采用藍(lán)天GJ301數(shù)控系統(tǒng)作為成型機(jī)的控制系統(tǒng)，利用GJ301數(shù)控系統(tǒng)的螺紋切削功能實(shí)現(xiàn)成型機(jī)條形帶纏繞的工藝，實(shí)現(xiàn)不同起始角和不同螺距的螺紋纏繞。GJ301數(shù)控系統(tǒng)作為成型機(jī)的控制系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)成型機(jī)的卷筒(主軸)和成型機(jī)小車的運(yùn)動(dòng)控制。
[0026]所述的GJ301數(shù)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的開放式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)置嵌入式工業(yè)CPU板卡，配置8.4”彩色液晶顯示屏和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床工程面板，集成軸控制接口，通用(本機(jī))I/O接口，遠(yuǎn)程(同步串行I/O)接口，網(wǎng)絡(luò)接口和USB接口。各個(gè)接口定義如下:[0027]AXIS1、AXIS2、AXIS3、AXIS4:軸伺服接口，用于連接運(yùn)動(dòng)部分的伺服驅(qū)動(dòng)裝置。
[0028]I/O:機(jī)床通用輸入/輸出控制接口，用于連接開關(guān)量輸入/輸出模塊。
[0029]MPG:手持單元接口，用于連接手持單元設(shè)備。
[0030]SSB-1O:遠(yuǎn)程I/O接口，用于連接SSB-1O同步串行IO模塊。
[0031]RS422:手持操作站接口，用于連接系統(tǒng)操作站。
[0032]以太網(wǎng)(LAN):10/100Mbps以太網(wǎng)接口，用于連接以太網(wǎng)。
[0033]USB:USB2.0 接口，用于連接 USB 設(shè)備。
[0034]本發(fā)明中，為了實(shí)現(xiàn)成型機(jī)的卷筒(主軸)和成型機(jī)小車的聯(lián)動(dòng)控制，對小車進(jìn)行了改造，原有的小車采用的是變頻器和變頻電機(jī)開環(huán)速度控制機(jī)電拖動(dòng)系統(tǒng)。為了保證行走的定位精度，將小車的變頻器更換為伺服控制器，改造為由伺服單元控制伺服電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)位置控制機(jī)電拖動(dòng)控制系統(tǒng)。改造后的伺服驅(qū)動(dòng)控制器的型號(hào):SGDM-50ADA，同時(shí)對伺服控制器重新設(shè)置參數(shù)；將變頻電機(jī)改為伺服電機(jī)加編碼器，為區(qū)別其他編碼器，將該編碼器記為第一編碼器。
[0035]此外，將主軸變頻器的控制電路板進(jìn)行改造，使主軸變頻器實(shí)現(xiàn)速度和位置閉環(huán)控制功能。原變頻器的控制板只能接收OlOV的指令電壓，而實(shí)際需要能接收-1OV^lOV的指令電壓的變頻器控制板，因此將變頻器的控制板進(jìn)行更改，更改后的控制板的型號(hào)為MT134DA2。同時(shí)對變頻器的參數(shù)進(jìn)行修改，其中主要的參數(shù)為:將F4-13設(shè)為0，F(xiàn)4-14設(shè)為-100%, F4-15 設(shè)為 10，F(xiàn)4-16 設(shè)為 100%。
[0036]具體實(shí)現(xiàn)成型機(jī)卷`筒(主軸)和成型機(jī)小車的聯(lián)動(dòng)控制，主要通過以下方式:藍(lán)天GJ301數(shù)控系統(tǒng)中的AXIS3接口與小車伺服驅(qū)動(dòng)器輸入端相連，電機(jī)電源連到小車伺服電機(jī)，通過第一編碼器將檢測到的脈沖信號(hào)反饋給伺服驅(qū)動(dòng)器，通過伺服單元控制伺服電動(dòng)機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
[0037]藍(lán)天GJ301數(shù)控系統(tǒng)中的AXIS4接口與主軸變頻器相連，主軸變頻器的電機(jī)電源連接主軸變頻電機(jī)，通過第二編碼器將檢測到的速度信號(hào)反饋給主軸變頻器，形成閉環(huán)控制，在變頻電機(jī)后連接減速機(jī)，同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)不同起始角度的卷筒纏繞，準(zhǔn)確控制卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，在減速機(jī)后側(cè)加裝了旋轉(zhuǎn)編碼器，編碼器型號(hào)為E6B2-CWZ1Z，即第三編碼器；脈沖線數(shù)為2000P/R。第三編碼器檢測的脈沖信號(hào)直接反饋藍(lán)天GJ301數(shù)控系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)纏繞卷筒的角度的控制。
[0038]藍(lán)天GJ301數(shù)控系統(tǒng)中的SSB-1O接口與SSB-1/0單元的SSB-1N連接，SSB-1/0單兀提供32位開關(guān)量輸入和24位開關(guān)量輸出。
[0039]各個(gè)接口定義如下:
[0040]32IN接口:32路開關(guān)量輸入接口，連接到SSB-1/0單元的輸入端子板。
[0041]240UT接口:24路開關(guān)量輸出接口，連接到SSB-1/0單元的輸出端子板。
[0042]SSB-1N接口:SSB (同步串行總線)接口，連接到GJ-301數(shù)控系統(tǒng)的SSB接口。
[0043]SSB-OUT接口:與下級(jí)SSB-1/0單元連接接口。
[0044]POWER指示燈:電源上電指示燈。
[0045]RUN指示燈:SSB通訊指示燈。
[0046]藍(lán)天GJ301數(shù)控系統(tǒng)中的MPG接口與手持操作站連接。
[0047]藍(lán)天GJ301數(shù)控系統(tǒng)中的RS422接口與系統(tǒng)操作站連接。[0048]通過上述系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，利用GJ301數(shù)控系統(tǒng)的螺紋切削功能實(shí)現(xiàn)成型機(jī)條形帶纏繞的工藝，采用變頻器與交流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)主軸位置控制，通過伺服單元控制伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)速度控制，纏繞對象的不同，對起始角和螺距的螺紋纏繞的要求也不同，因此要根據(jù)加工工藝對參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，對程序采用變量式編程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)纏繞卷筒和成型機(jī)小車的聯(lián)動(dòng)和插補(bǔ)。
[0049]由于纏繞工藝要求纏繞角度為不同，分為52°和54°兩種，而且卷筒的初始直徑也不相同，根據(jù)加工工藝對程序采用了變量式編程。在進(jìn)行纏繞不同形式的卷筒時(shí)候，只需要切換到相應(yīng)的程序即可。對纏繞角度、簾布寬度、簾布厚度、主軸轉(zhuǎn)速、小車的運(yùn)行速度、導(dǎo)程等參數(shù)都采用變量形式進(jìn)行編程。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)控系統(tǒng)螺紋切削技術(shù)實(shí)現(xiàn)條形帶纏繞的控制系統(tǒng)，包括成型機(jī)卷筒和成型機(jī)小車，其特征在于，包括數(shù)控系統(tǒng)、小車伺服控制模塊和主軸變頻器控制模塊； 數(shù)控系統(tǒng)連接小車伺服控制模塊、主軸變頻器控制模塊、遠(yuǎn)程IO接口模塊、手持操作站和系統(tǒng)操作站，用于控制成型機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速和起始角度以及成型機(jī)小車的速度； 小車伺服控制模塊連接數(shù)控系統(tǒng)，用于通過接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的控制命令對成型機(jī)小車速度進(jìn)行控制； 主軸變頻器控制模塊連接數(shù)控系統(tǒng)，用于通過接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的控制命令對主軸的轉(zhuǎn)速和初始角度進(jìn)行控制。
2.按權(quán)利要求1所述的數(shù)控系統(tǒng)螺紋切削技術(shù)實(shí)現(xiàn)條形帶纏繞的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)控系統(tǒng)具有AXISl接口、AXIS2接口、AXIS3接口、AXIS4接口、SSB-1O接口、MPG接口和RS422接口。
3.按權(quán)利要求1所述的數(shù)控系統(tǒng)螺紋切削技術(shù)實(shí)現(xiàn)條形帶纏繞的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述小車伺服控制模塊包括伺服驅(qū)動(dòng)器、小車伺服電機(jī)和第一編碼器，其中伺服驅(qū)動(dòng)器從數(shù)控系統(tǒng)的AXIS3接口接收到數(shù)控指令，通過電機(jī)電源線連接到小車伺服電機(jī)，通過第一編碼器將脈沖信號(hào)反饋回伺服驅(qū)動(dòng)器。
4.按權(quán)利要求1所述的數(shù)控系統(tǒng)螺紋切削技術(shù)實(shí)現(xiàn)條形帶纏繞的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主軸變頻器控制模塊包括主軸變頻器、主軸變頻電機(jī)、減速機(jī)、第二編碼器和第三編碼器，其中主軸變頻器從數(shù)控系統(tǒng)的AXIS4接口接收到數(shù)控指令，通過電機(jī)電源線連接到主軸變頻電機(jī)，通過第二編碼器將脈沖信號(hào)反饋到主軸變頻器；同時(shí)主軸變頻電機(jī)連接減速機(jī)，在減速機(jī)后側(cè)加裝第三編碼器，將脈沖信號(hào)反饋到數(shù)控系統(tǒng)。
5.按權(quán)利要求4所述的數(shù)控系統(tǒng)螺紋切削技術(shù)實(shí)現(xiàn)條形帶纏繞的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主軸變頻器具有能接收-10疒+IOV指令電壓的變頻器控制板。
6.按權(quán)利要求1所述的數(shù)控系統(tǒng)螺紋切削技術(shù)實(shí)現(xiàn)條形帶纏繞的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述遠(yuǎn)程IO接口模塊包括遠(yuǎn)程IO接口、32路開關(guān)量輸入接口、24路開關(guān)量輸出接口、輸入端子板和輸出端子板。
7.—種數(shù)控系統(tǒng)螺紋切削技術(shù)實(shí)現(xiàn)條形帶纏繞的控制方法，其特征在于，包括數(shù)控系統(tǒng)對成型機(jī)小車的速度以及成型機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速、起始角度的閉環(huán)控制； 數(shù)控系統(tǒng)對成型機(jī)小車的速度的閉環(huán)控制步驟如下: 數(shù)控系統(tǒng)的AXIS3接口將數(shù)控指令傳到伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器輸出電壓加在小車伺服電機(jī)上，通過第一編碼器將脈沖信號(hào)反饋回伺服驅(qū)動(dòng)器，完成速度閉環(huán)控制； 數(shù)控系統(tǒng)對成型機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速和起始角的閉環(huán)控制步驟如下: 數(shù)控系統(tǒng)的AXIS4接口將數(shù)控指令傳到主軸變頻器，主軸變頻器輸出電壓加在主軸變頻電機(jī)上，通過第二編碼器將脈沖信號(hào)反饋到主軸變頻器，完成速度閉環(huán)控制；同時(shí)主軸變頻電機(jī)連接減速機(jī)，在減速機(jī)后側(cè)加裝第三編碼器，將脈沖信號(hào)反饋到數(shù)控系統(tǒng)，完成位置閉環(huán)控制。
【文檔編號(hào)】G05B19/414GK103809524SQ201210461387
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】夏筱筠, 王世秋, 趙玉波, 丁彥龍, 王宏娟, 宋佳, 單方威, 梁宏, 汪曉娟, 白琰 申請人:中國科學(xué)院沈陽計(jì)算技術(shù)研究所有限公司