CN103008772A - 一种剪板机或折弯机后挡料的定位方法以及定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种剪板机或折弯机后挡料的定位方法以及定位系统，折弯机或剪板机中设有运动控制部件和位移测量部件；在定位时本发明利用电机驱动与惯性作用相结合的方式，在后挡料距目标位置一定距离时关闭电机输出，使后挡料依惯性逼近目标位置；当定位未满足定位精度时，本发明根据后挡料当前位置自动判断定位方向，输出对应的电机正反转信号，并按照预设的输出持续时间，使电机按照定位方向运动很小的一段距离，然后重新计算定位误差并重复相关判断及相应操作，直至定位完成输出到位信号。利用本发明方法和系统的剪板机或者折弯机可在不使用变频器或者伺服电机的前提下，较大幅度的提高后挡料的定位精度，简化了机床的硬件设备，降低了设备成本。

Description

一种剪板机或折弯机后挡料的定位方法以及定位系统

技术领域

本发明涉及剪折机床控制技术领域，具体是一种剪板机或折弯机后挡料的定位方法以及定位系统。

背景技术

剪板机或者折弯机的后挡料的主要作用是控制所加工板材的送料长度，在所需要的位置进行折弯或者切削，如果后挡料的位置不准确，即会导致所加工工件的不合格，因此对后挡料的精确定位控制是十分必要的。

目前折弯机或者剪板机后挡料的驱动方式主要有普通异步电机和伺服电机两种方式，其中普通异步电机的驱动方式又包含IO直接控制异步电机和通过变频器控制异步电机两种方式。使用伺服电机或者变频器控制异步电机这两种方式的定位效果好，电机运行平稳、定位准确，但是成本较高；而直接使用IO信号控制异步电机的方式成本低，但是定位效果不理想，满足不了高精度加工的需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种既能降低成本，又能精确控制后挡料定位的方法，同时本发明还提供基于上述方法的定位系统。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种剪板机或折弯机后挡料的定位方法，折弯机或剪板机中设有可控制后挡料做前后直线往复运动的运动控制部件，以及测量后挡料运动距离的位移测量部件；后挡料的定位方法包括以下步骤：

（1）根据目标位置设置后挡料的提前停止范围，并设定后挡料停止时的位置允许误差，以及再定位时电机转动信号的持续时间；

（2）在利用IO直接控制异步电机来驱动后挡料的方式下，打开电机输出；当后挡料向目标位置运行至进入提前停止范围之内时，关闭电机输出，使得后挡料依靠惯性继续向目标位置运行；

（3）当后挡料完全停止时，利用位移测量部件获取后挡料的当前位置，并计算当前位置与目标位置之间的误差ε：

如果误差ε小于设定的位置允许误差，则判定此次定位完成，输出到位信号；

如果误差ε大于设定的位置允许误差，则判定此次定位没有到位，并对后挡料进行再定位：

判断后挡料当前位置是否超出目标位置，如超出则电机反转信号输出，使后挡料反向运行；

如果后挡料当前位置未超出目标位置，则电机正转信号输出，使后挡料继续向前运行；

电机转动信号输出至已设置的持续时间结束即关闭，然后重复步骤（3），直至定位完成，输出到位信号。

上述定位方法，利用电机驱动与惯性作用相结合，在保障定位精确度的同时也节约了能源。

本发明基于上述定位方法的定位系统，包括由运动控制器、控制输出单元、驱动电机、传动机构组成的运动控制部件，以及由位置传感器实现的位移测量部件；其中：

运动控制器根据目标位置设置后挡料的提前停止范围，并设定后挡料停止时的位置允许误差，以及再定位时电机转动信号的持续时间；

驱动电机为IO直接控制异步电机，其通过传动机构驱动后挡料做前后直线往复运动；

位置传感器获取后挡料的当前位置，并将位置信号输出至运动控制器；

当后挡料向目标位置运行至进入提前停止范围之内时，运动控制器通过控制输出单元控制驱动电机关闭，使得后挡料依靠惯性继续向目标位置运行；

当后挡料完全停止时，运动控制器根据后挡料的当前位置计算当前位置与目标位置之间的误差ε，并根据误差值判断定位是否完成，从而输出到位信号或者控制驱动电机正反转对后挡料进行再定位，直至定位完成。

上述定位系统中，运动控制器可采用现有的计算机或微型计算机芯片实现对系统中驱动电机的控制、与位置传感器之间的信号交流，以及相关数据的运算。位置传感器可采用现有的直线位移传感器等。控制输出单元可采用接触器或者继电器来实现，运动控制器控制接触器或者继电器的闭合或断开，从而实现对驱动电机的启动或停止的控制。

本发明的定位方法和系统根据IO接口直接控制异步电机的控制特性，使用惯性定位的方式，在后挡料距离目标位置一定的距离时停止异步电机的运转，使得后挡料依靠惯性逼近目标位置。本发明的主要特征是依靠预设的输出持续时间，当定位完成后无法满足定位精度要求时，系统能够自动判断定位方向，打开对应的正反转信号，输出信号的时间为预设的持续时间，让电机按照定位方向运动很小的一段距离，然后等待时间完毕后重新计算定位误差，重复以上过程。

本发明克服了现有技术中，后挡料位置控制在实际使用过程中的诸多问题，采用本发明的后挡料定位控制，不需外接其他辅助设备，大大简化了剪板机与折弯机系统的硬件配置，相比国外同类产品大大降低了设备成本，操作简单、方便、易于维护，在不使用伺服电机或者变频器的情况也能较为精确的控制后挡料定位位置，定位精度达到±0.02mm。

附图说明

图1所示为本发明的定位方法流程图；

图2所示为本发明的定位系统结构框图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式做进一步描述。

本发明的定位方法适用于折弯机或剪板机的后挡料定位，折弯机或剪板机中设有可控制后挡料做前后直线往复运动的运动控制部件，以及测量后挡料运动距离的位移测量部件；后挡料的定位方法流程如图1所示。

本发明的一种具体实施方式可结合本发明中提供的定位系统，如图2所示，定位系统包括由运动控制器、控制输出单元、驱动电机、传动机构组成的运动控制部件，以及由位置传感器实现的位移测量部件；运动控制器负责进行控制算法的实现与控制指令的发出，并通过控制驱动电机运行实现对后挡料的运动轨迹进行控制；控制输出单元由接触器或继电器实现，其将从运动控制器输出的电信号的控制指令转换为异步电机所能接受的信号；驱动电机执行接受到的起停信号通过传动机构来驱动后挡料进行运动；位置传感器则将后挡料的实时位置反馈至运动控制器。

在对后挡料进行定位时，具体包括以下步骤：

（1）目标位置TargetPos已定，由运动控制器设定后挡料停止时的位置允许误差绝对值ε1，该值可用以判断定位结束后后挡料的位置是否满足定位精度要求；运动控制器还需根据目标位置TargetPos设置后挡料的提前停止范围，具体实现为停止时位置与目标位置之间的距离MuteDist；并设定再定位时电机转动信号的持续时间OutTime；可设定一个定位延时WaitTime，在每次关闭电机输出后，等待定位延时到后再计算定位误差；可提高定精确度；

（2）驱动电机选用IO直接控制异步电机；开始定位运动控制器即通过控制输出单元打开电机输出，由传动机构直接驱使后挡料向目标位置TargetPos运行；当后挡料进入提前停止范围之内时，运动控制器通过控制输出单元关闭电机输出，使得后挡料依靠惯性继续向目标位置TargetPos运行；

（3）当后挡料完全停止时，位置传感器获取后挡料的当前位置CurPos，并将位置信号传输至运动控制器，运动控制器根据位置信号计算当前位置CurPos与目标位置TargetPos之间的误差绝对值ε：

如果ε<ε1，则判定此次定位完成，输出到位信号；

如果ε>ε1，则判定此次定位没有到位，并对后挡料进行再定位：

判断后挡料当前位置CurPos是否超出目标位置TargetPos，如超出则电机反转信号输出，使后挡料反向运行；

如果后挡料当前位置CurPos未超出目标位置TargetPos，则电机正转信号输出，使后挡料继续向前运行；

电机转动信号输出至已设置的持续时间OutTime结束即关闭，然后重复步骤（3），直至定位完成，输出到位信号。

上述定位方法，利用电机驱动与惯性作用相结合，在保障定位精确度的同时也节约了能源。

进一步地举例说明本发明的具体实施方式：

首先设定目标位置300.00mm；设定到位公差0.02mm；设定提前停止距离5.00mm；设定OutTime为20ms，设定WaitTime为2s；

参数设定完毕后，启动系统，使用IO直接控制异步电机驱动后挡料的方式下，假定当前位置为500.00mm，在后挡料向目标位置300.00mm运行的过程中，当后挡料位置进入提前停止范围之内，即295.00mm处，关闭电机输出，使得后挡料依靠惯性继续向目标位置运行，当后挡料完全停止后计算此时实际位置与目标位置之间的误差ε；

假定此刻实际位置CurPos为301.00mm，则误差ε=1.00mm，大于ε1，系统判定此次定位不满足定位精度要求，且已超出目标位置；系统自动判定系统定位方向，打开电机反转信号输出，并保持输出20ms，20ms到达后关闭输出等待2s后，重新计算定位误差ε，重复步骤3，当定位误差小于设定误差或者定位次数大于设定的定位次数后系统停止定位操作。

综上所述，本发明的定位方法和系统根据IO接口直接控制异步电机的控制特性，使用惯性定位的方式，在后挡料距离目标位置一定的距离时停止异步电机的运转，使得后挡料依靠惯性逼近目标位置。本发明的主要特征是依靠预设的输出持续时间，当定位完成后无法满足定位精度要求时，系统能够自动判断定位方向，打开对应的正反转信号，输出信号的时间为预设的持续时间，让电机按照定位方向运动很小的一段距离，然后等待时间完毕后重新计算定位误差，重复以上过程。

使用本发明的剪板机或者折弯机可以在不使用变频器或者伺服电机的前提下，较大幅度的提高后挡料的定位精度，大大简化了机床的硬件设备，降低了设备成本。

本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

Claims (2)

1.一种剪板机或折弯机后挡料的定位方法，折弯机或剪板机中设有可控制后挡料做前后直线往复运动的运动控制部件，以及测量后挡料运动距离的位移测量部件；其特征是：后挡料的定位方法包括以下步骤：

（1）根据目标位置设置后挡料的提前停止范围，并设定后挡料停止时的位置允许误差，以及再定位时电机转动信号的持续时间；

（2）在利用IO直接控制异步电机来驱动后挡料的方式下，打开电机输出；当后挡料向目标位置运行至进入提前停止范围之内时，关闭电机输出，使得后挡料依靠惯性继续向目标位置运行；

（3）当后挡料完全停止时，利用位移测量部件获取后挡料的当前位置，并计算当前位置与目标位置之间的误差：

如果误差小于设定的位置允许误差，则判定此次定位完成，输出到位信号；

如果误差大于设定的位置允许误差，则判定此次定位没有到位，并对后挡料进行再定位：

判断后挡料当前位置是否超出目标位置，如超出则电机反转信号输出，使后挡料反向运行；

如果后挡料当前位置未超出目标位置，则电机正转信号输出，使后挡料继续向前运行；

电机转动信号输出至已设置的持续时间结束即关闭，然后重复步骤（3），直至定位完成，输出到位信号。

2.基于权利要求1所述定位方法的定位系统，其特征是：包括由运动控制器、控制输出单元、驱动电机、传动机构组成的运动控制部件，以及由位置传感器实现的位移测量部件；其中：

运动控制器根据目标位置设置后挡料的提前停止范围，并设定后挡料停止时的位置允许误差，以及再定位时电机转动信号的持续时间；

驱动电机为IO直接控制异步电机，其通过传动机构驱动后挡料做前后直线往复运动；

位置传感器获取后挡料的当前位置，并将位置信号输出至运动控制器；

当后挡料向目标位置运行至进入提前停止范围之内时，运动控制器通过控制输出单元控制驱动电机关闭，使得后挡料依靠惯性继续向目标位置运行；

当后挡料完全停止时，运动控制器根据后挡料的当前位置计算当前位置与目标位置之间的误差，并根据误差值判断定位是否完成，从而输出到位信号或者控制驱动电机正反转对后挡料进行再定位，直至定位完成。

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