CN103454967A - 一种用于扭轴折弯机的加轴装置和加轴方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于扭轴折弯机的加轴装置和加轴方法，加轴装置包括主机通信模块、信息处理模块、控制模块、控制执行模块、伺服驱动模块以及电控接口模块。本发明的加轴装置和方法应用于传统的二轴扭轴折弯机加轴，可以使用户在不更换控制主机的情况下，直接在后挡料位置增加所需的驱动轴，并作简单的机械结构改造，将本发明的加轴装置接入原控制主机的信号链路中，即可直接实现所加的运动轴进行控制驱动，定位等动作，在最短的时间内，用最小的花费，实现扭轴折弯机的效率的极大提高。

Description

一种用于扭轴折弯机的加轴装置和加轴方法
技术领域
本发明涉及工业控制领域，特别是涉及一种扭轴数控折弯机。
背景技术
通常，扭轴折弯机具备2个运动轴，一个是用于压弯的Y轴，另外一个是用于后挡料定位的X轴，这种结构的折弯机控制简单，价格便宜，但是由于后挡料只有一个轴，在与压弯工艺配合时有效率低下等缺点，目前很多扭轴数控折弯机主要应用于一些小型的钣金加工企业，为提高生产效率，这些企业大多有设备更新换代的需求，如果更换高档的多轴折弯机则需要昂贵的费用，最便利的解决方案就是在现有的扭轴折弯机上直接在后挡料位置增加运动轴，使后挡料与压弯工艺配合时更加高效。但是增加一个运动轴不仅机械机构需要改动，整个折弯机的控制系统都要做相应的更改甚至需要重新设计，不仅费时，而且改造成本也非常大，使折弯机加轴失去意义。如何用最小的代价，最大程度提高扭轴折弯机的工作效率是折弯机生产厂家和控制系统制造商说面临的急迫问题。种用于扭轴折弯机的加轴装置，改造成本低，时间短，使折弯机加轴后最大程度提高扭轴折弯机的工作效率。
但是，扭轴折弯机加轴面临几个难题，首先，是信号接入。需要加轴的折弯机是一个完整的正常工作的系统，所配备折弯机控制系统有其他厂家提供，因而不能对其做技术改动，因为而只能在原来基础上进行改造，需要对原折弯机控制系统的信号进行接入和输出，这样就会破坏原折弯机系统的信号的完整性，是原折弯机控制系统不能正常工作，加轴就失去意义。如何将原折弯机控制信号接入加轴系统并且是原折弯机控制系统还可以正常工作决定加轴的成败。其次，所加轴的工作状态要与原控制系统匹配，原折弯机是工作有一定的流程，后档料的运动要与折弯要求，油泵的启动，上模的位置和工作模式相配合，如果配合不好会影响折弯效率和加轴效果大打折扣。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种用于扭轴折弯机的加轴装置及加轴方法，改造成本低，时间短，加轴的工作状态与原控制系统匹配，使折弯机加轴后最大程度提高扭轴折弯机的工作效率。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于扭轴折弯机的加轴装置，包括主机通信模块、信息处理模块、控制模块、控制执行模块、伺服驱动模块以及电控接口模块，其中，主机通信模块与扭轴折弯机主控系统进行通信；信息处理模块对主机通信模块传输过来的主机信号进行解码处理；控制模块根据信息处理模块发出的信息以及加轴信息进行分析，并发出控制命令；控制执行模块将控制模块所发出的控制命令转化为加轴的伺服驱动信息；伺服驱动模块根据控制执行模块发出的伺服驱动信息驱动加轴的伺服系统；电控接口模块与扭轴折弯机的电控系统进行通信并将信息传送至控制模块。
优选的，所述主机通信模块使用电磁耦合数字隔离设备进行保护。
优选的，所述主机通信模块获取的主机信号包括数字开关量信号、数字通信信号、键盘信号、模拟量信号。
优选的，所述控制模块获取的加轴信息包括加轴的位置信息、速度信息和限位信息。
优选的，所述控制模块发出的加轴控制指令包括位置指令和速度指令。
优选的，所述电控接口模块获取的扭轴折弯机电控系统信息包括时间继电器信号、热保护继电器信号、纤维信号以及脚踏开关信号。
优选的，所述主机通信模块包括数字缓冲单元以及模拟量缓冲单元，数字缓冲单元接受扭轴折弯机主控系统的数字信号并采用数字逻辑分成两路数字信号，其中一路数字信号传送至信息处理模块，另外一路数字信号按照扭轴折弯机的电气特性，按照扭轴折弯机原有的电气路径传送；模拟量缓冲单元接受扭轴折弯机主控系统的模拟信号，采用高输入阻抗的输入电路进行缓冲后，分成两路模拟信号，一路模拟信号按照扭轴折弯机原有的阻抗特性按照原电气路径传送，另外一路模拟信号经过低输出阻抗缓冲传送至控制模块。
另外，本发明还提供了一种用于扭轴折弯机的，其直接从正在使用的扭轴折弯机主控系统获取主机信息，并通过信息处理模块对主机信息进行处理后，控制模块结合主机信息及加轴的驱动信息对加轴发出伺服驱动信息，控制模块同时通过扭轴折弯机原有电控系统采集系统的电气信息。
本发明的加轴装置和方法应用于传统的二轴扭轴折弯机加轴，可以使用户在不更换控制主机的情况下，直接在后挡料位置增加所需的驱动轴，并作简单的机械结构改造，将本发明的加轴装置接入原控制主机的信号链路中，即可直接实现所加的运动轴进行控制驱动，定位等动作，在最短的时间内，用最小的花费，实现扭轴折弯机的效率的极大提高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1是本发明专利实施例结构示意图；
图2是本发明专利实施例信号流图；
图3是本发明专利实施例控制方法流程图；
图4是本发明专利实施例主机通信模块-数字缓冲；
图5是本发明专利实施例主机通信模块-模拟缓冲；
图6是本发明专利实施例超声波接收子模块电路图；
图7是本发明专利实施例控制模块；
图8是本发明专利实施例控制执行模块。
具体实施方式
以下结合附图以及具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。
参照图1和图2，控制主机100是正在使用的扭轴折弯机的主控系统，主机通信模块101用于处理原控制主机100所用的各种控制检测信号，将原控制主机100所用的各种控制检测信号分为两路，一路按照信号原有信号链路传递，另外一路传输至信息处理模块102，用于扭轴折弯机所加驱动轴的控制，其中信号210是为原控制主机100的输入信息，包括模拟量，数字I/O信息等，在实施扭轴折弯机加轴改造过程中，将信号210先接入主机通信模块101，经过主机通信模块101的缓冲后，分为两个信号链路：信号203和信号204.，信号203是与原控制主机100的输入信息信号210具有相同电气特性的信号，作为原控制主机100的输入信息，原控制主机100使用原输入信号210和使用新的经过缓冲的输入信号203不影响性能；另一路信号211，作为信息处理模块102的输入信息，可以得到与原控制主机100心态的扭轴折弯机的系统状态，便于所加驱动轴的控制；原控制主机100的输出信息输入至主机通信模块101，经过缓冲分成两个信号链路，一个是信号202，按照原控制主机100的输出信息的信号链路传递。不影响扭轴折弯机的原有功能的运行。另一路信号传递至信息处理模块102，使信息处理模块102可以实时得到原控制主机101的工作状态，以便控制所加轴。
信息处理模块102如图6所示，接受原控制主机100的所有输入和输出信息，并通过解码模块602解码得到控制模块103所需要的信息601，控制模块103所需要的信息包括：扭轴折弯机滑块的工作状态是处于回程、快下、慢下、手动模式、自动模式、还是紧急制动等转台，以及滑块位置，扭轴折弯机的油压，阀门动作情况，并经过编码模块603，经过信号205传递至控制模块103。
控制模块103除了需要原控制主机100的传递过来的扭轴折弯机的工作状态信息外，还需要通过电控接口模块106获取所加轴的位置，驱动信息。控制模块103将所获取的信息与所加轴的控制要求结合，输出所加轴的运动控制信息。运动控制信息包括所加轴的目标位置，运动速度等。运动控制信息经信号206传递至控制执行模块104。
控制执行模块104接受到控制模块103经信号206传递过来的所加轴的运动控制信息后，根据伺服驱动模块105的控制要求，控制指令输入801接收控制模块103经信号206传递过来的所加轴的运动控制信息，伺服驱动信号产生单元802将所加轴的运动控制信息转换为伺服驱动模块105输入信号207，伺服驱动模块105是与所加轴的驱动伺服电机所选型号匹配的伺服控制器。选取不同的伺服控制器，伺服驱动模块105所需的控制信号要求不同，通常的本专业人员都熟知的伺服控制输入信号的标准分为三种，一种是模拟电压信号，一种是RS485接口的数字控制命令，一种是采用CAN总线的控制命令输入，为使本发明不仅改造既可以适应所有的扭轴折弯机改造计划，控制执行模块104输出至伺服驱动模块105的信号206同时满足所述的三种标准。为安全起见控制执行模块104还可以根据电控接口模块106输入的信号209所输入的安全信息实现急停等安全操作。
电控接口模块106通过原扭轴折弯机电控箱获取所加轴的位置编码信息，限位，驱动等信息，并通过信号208传输至控制模块103。并且，为安全起见，电控接口模块106还需将限位信息等安全信号经信号209传递至控制执行模块104，以便实施快速急停等安全操作。
本发明所述扭轴折弯机加轴方法和装置的使用流程如图3所示，当信息控制模块102接收到来自主机通信模块101的原扭轴折弯机的信号，根据事先设定的扭轴折弯机所加轴的运动方式，输出所加轴的运动控制信息，并经由控制执行模块104转换成伺服驱动模块105所需的控制信号标准，伺服驱动模块105根据控制执行模块103控制命令。驱动所加轴的伺服电机工作。完成所加轴的驱动，所加轴的运动信息经电控模块反馈至控制模块103和控制执行模块104，实现所加轴的闭环控制和安全操作。
系统的控制流程如图3所示，原主机输入信息301作为所有控制流程的输入信号，经过解码后产生内部信号302，包含了原主机的所有控制信息，处理后产生控制命令306，并与所加轴的位置，速度等运动信息305，与原系统电控箱信息反馈304共同作用，通过逻辑判断是否需要执行加轴运动，如果需要则产生驱动指令307，进驱动命令编码成适合原系统所配备的伺服系统所需要的驱动信号308，伺服系统给据加轴控制系统的驱动命令产生电机所需的电信号309。如果不需要加轴动作，在返回等待信息302，等待原系统主机的控制信号。所加轴运动后的位置信息310反馈，经过编码产生所加轴运行信息305。
主机通信模块101包括模拟信号缓冲发送功能和数字信号缓冲发送功能。数字缓冲功能，如图4所示，原控制主机100的输出数字信号，和输入数字信号201首先输入至数字缓冲单元402，数字缓冲单元402并具有光电隔离功能，防止由于缓冲引入干扰。数字缓冲单元402在信号输入后，通过数字电路，经输入信号分为两个相互隔离的信号链路405和406，信号406是返回至原控制主机的数字信号，信号405是输出至信息处理模块102的数字信号。模拟信号缓冲发送单元504如图5所示，信号501是原控制主机100的模拟信号输入输出，模拟缓冲单元502是一个模拟缓冲模块，503是返回至原控制主机的模拟信号，采用本专业人员都熟悉的电压跟随电路。实现模拟信号的隔离以及多路驱动。并且不影响原控制主机对模拟信号的使用。
控制模块103如图7所示，其功能是根据原控制主机100经主机通信模块101经主机信息接口702传递过来的扭轴折弯机的工作状态信息，折弯机系统配备的电控箱接口信号705和预先设定的所加轴的工作方式产生所加轴运动控制信息。结合加轴驱动信息接口701接受的所加轴的运动信息，由控制算法实现单元703实现所加轴的运动信息计算。控制算法实现单元703采用专业人员经过学习即可掌握的数字PID算法。实现所加轴的闭环控制。控制算法实现单元703计算获得的所加轴运动控制信息，经过控制指令输出704输出至控制执行模块104，电控信号706直接输出值电控箱，控制指令206输出到控制执行模块。
控制执行模块104如图8所示，控制指令206输入至控制指令输入缓冲801，驱动伺服驱动信号产生单于802产生适合指定类型伺服控制器的驱动信号207。

Claims (8)

1.一种用于扭轴折弯机的加轴装置，其特征在于：包括主机通信模块、信息处理模块、控制模块、控制执行模块、伺服驱动模块以及电控接口模块，其中，主机通信模块与扭轴折弯机主控系统进行通信；信息处理模块对主机通信模块传输过来的主机信号进行解码处理；控制模块根据信息处理模块发出的信息以及加轴信息进行分析，并发出控制命令；控制执行模块将控制模块所发出的控制命令转化为加轴的伺服驱动信息；伺服驱动模块根据控制执行模块发出的伺服驱动信息驱动加轴的伺服系统；电控接口模块与扭轴折弯机的电控系统进行通信并将信息传送至控制模块。
2.根据权利要求1所述的一种用于扭轴折弯机的加轴装置，其特征在于：所述主机通信模块使用电磁耦合数字隔离设备进行保护。
3.根据权利要求1所述的一种用于扭轴折弯机的加轴装置，其特征在于：所述主机通信模块获取的主机信号包括数字开关量信号、数字通信信号、键盘信号、模拟量信号。
4.根据权利要求1所述的一种用于扭轴折弯机的加轴装置，其特征在于：所述控制模块获取的加轴信息包括加轴的位置信息、速度信息和限位信息。
5.根据权利要求4所述的一种用于扭轴折弯机的加轴装置，其特征在于：所述控制模块发出的加轴控制指令包括位置指令和速度指令。
6.根据权利要求1所述的一种用于扭轴折弯机的加轴装置，其特征在于：所述电控接口模块获取的扭轴折弯机电控系统信息包括时间继电器信号、热保护继电器信号、纤维信号以及脚踏开关信号。
7.根据权利要求1所述的一种用于扭轴折弯机的加轴装置，其特征在于：所述主机通信模块包括数字缓冲单元以及模拟量缓冲单元，数字缓冲单元接受扭轴折弯机主控系统的数字信号并采用数字逻辑分成两路数字信号，其中一路数字信号传送至信息处理模块，另外一路数字信号按照扭轴折弯机的电气特性，按照扭轴折弯机原有的电气路径传送；模拟量缓冲单元接受扭轴折弯机主控系统的模拟信号，采用高输入阻抗的输入电路进行缓冲后，分成两路模拟信号，一路模拟信号按照扭轴折弯机原有的阻抗特性按照原电气路径传送，另外一路模拟信号经过低输出阻抗缓冲传送至控制模块。
8.一种用于扭轴折弯机的加轴方法，其特征在于：直接从正在使用的扭轴折弯机主控系统获取主机信息，并通过信息处理模块对主机信息进行处理后，控制模块结合主机信息及加轴的驱动信息对加轴发出伺服驱动信息，控制模块同时通过扭轴折弯机原有电控系统采集系统的电气信息。
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