CN104438915B - 一种基于虚拟角度的伺服压力机送料控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种基于虚拟角度的伺服压力机送料控制方法，将伺服压力机的加工工艺类型分为曲轴全行程、曲轴过下死点的非全行程或曲轴不过下死点的非全行程。引入虚拟角度参数，根据不同工艺类型，按照不同数学模型计算曲轴角度对应的虚拟角度。以虚拟角度作为凸轮输出的判断条件，控制外部送料器进行送料。本发明方法，使用虚拟角度进行送料控制，可以适应多种加工工艺，解决了原有伺服压力机在不同工艺条件下和外部送料器同步的问题。不管选择何种加工工艺，只要曲轴旋转的SPM值相同，就不需要修改凸轮配置中的开启角度配置。此外，虚拟角度功能现场操作简单直观，易于操作人员使用和理解。
Description
技术领域
本发明属于伺服驱动型压力机控制技术领域，涉及一种伺服压力机的送料控制方法。
背景技术：
数控伺服压力机是压力机的典型形式,它由伺服驱动系统直接或间接驱动曲轴带动滑块完成各种冲压规范。随着大功率交流伺服电机和数控技术的迅速发展,伺服驱动型压力机在国内得到越来越广泛的应用。
当前伺服压力机的送料同步输出信号，多采用电子凸轮来实现。使用曲柄当前角度来控制电子凸轮的输出，当曲柄角度进入开启角度区间时，电子凸轮输出控制信号，控制外部送料器开始送料。这种方法面对简单的加工曲线尚可适用。当用户选择单摆，双摆等加工曲线时，因为这些加工工艺存在往复运动且不是全行程，难以使用电子凸轮直接输出送料信号，往往需要在程序中做特殊的处理。现有的曲柄伺服压力机没有较好的方法处理单摆、双摆等加工工艺下的送料同步，往往需要在电子凸轮功能中做特殊的处理或比较复杂的功能配置。使得现场使用变得较为复杂，难于操作。现场工人实际操作时，也不够直观，带来操作和系统功能配置上的困难。
发明内容：
本发明要解决的问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种基于虚拟角度的伺服压力机送料控制方法，引入虚拟角度进行伺服压力机送料控制，可以适应多种加工工艺，解决了原有伺服压力机在不同工艺条件下和外部送料器同步的问题。
本发明的技术方案为：一种基于虚拟角度的伺服压力机送料控制方法（用于曲柄伺服压力机），要求在曲柄伺服压力机上设有以下部件：运动控制部件，控制曲柄伺服压力机作全闭环或半闭环运动；位置检测装置，检测滑块位置或曲轴角度；电子凸轮功能，输出送料同步信号给外部送料设备；曲柄转速(SPM)计算和显示功能。
包括以下步骤：
1、测定当前滑块位置对应的曲轴角度。
由光栅尺或曲轴编码器，计算出当前滑块位置对应的曲轴角度。
2、确定伺服压力机的加工工艺类型：
曲轴全行程、曲轴过下死点的非全行程或曲轴不过下死点的非全行程。
对伺服压力机的加工工艺进行划分，分为全行程和非全行程，非全行程进一步划分为非全行程（过下死点）和非全行程（不过下死点）。全行程指：在单次或连续运行模式下，滑块的待机位置为原点，滑块每次行程的运行从曲轴0度开始，到曲轴360度结束。非全行程指：滑块的待机位置不为原点，运行结束后也不需要回到原点；非全行程（过下死点）指：运行过程中曲轴会经过下死点（即曲轴180度点）。非全行程（不过下死点）指：运行过程中曲轴不会越过下死点，曲轴在0～180度范围内运行。
3、计算虚拟角度
1）伺服压力机的加工工艺类型为曲轴全行程时：由光栅尺或曲轴编码器，计算出当前滑块位置对应的曲轴角度，此时虚拟角度等于曲轴角度；设定曲轴角度为x，对应的虚拟角度为y(x)，得到如下计算公式：
y(x)=x,0<=x<360(1)
2）伺服压力机的加工工艺类型为曲轴过下死点的非全行程时：
此时假定曲轴运行时，在曲轴右侧(0～180度)所能到达的最小角度为X1，在曲轴左侧(180～360度)所能到达的最大角度为X2；
采用滤波方法判断当前的曲轴运动趋势。
若曲轴的运动方向为顺时针，则当前的虚拟角度y(x)为：
(2)
若曲轴的运动方向为逆时针，则当前的虚拟角度y(x)为：
(3)
3）伺服压力机的加工工艺类型为曲轴不过下死点的非全行程时：
此时假定曲轴运行时，在曲轴右侧(0~180度)所能到达的最小角度为X1，所能到达的最大角度为X2
采用滤波方法判断当前的曲轴运动趋势。
若曲轴的运动方向为顺时针，则当前的虚拟角度y(x)为：
(4)
若曲轴的运动方向为逆时针，则当前的虚拟角度y(x)为：
(5)
使用虚拟角度作为凸轮输出的判断条件，当虚拟角度的值进入开启角度区间内时，输出凸轮信号，控制外部送料器进行送料。
使用虚拟角度进行送料控制时，可以适应多种加工工艺，解决了原有伺服压力机在不同工艺条件下和外部送料器同步的问题。不管选择何种加工工艺，只要曲轴旋转的SPM值相同，就不需要修改凸轮配置中的开启角度配置。即伺服压力机系统和外部送料系统调试成功的经验值可以在不同的加工工艺下重复使用。
此外，虚拟角度功能现场操作简单直观，易于操作人员使用和理解。
附图说明
图1是伺服压力机双摆加工工艺曲线图。
图2是双摆加工工艺下（顺时针旋转）曲轴角度和虚拟角度对照图。
图3是双摆加工工艺下（逆时针旋转）曲轴角度和虚拟角度对照图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例，对本发明做进一步详细说明。
实施例：本实施例应用对象是曲柄连杆压力机，该曲柄连杆压力机通过控制伺服电机旋转，电机驱动曲柄，通过连杆把曲柄的旋转动力传递给滑块，实现滑块的上下运动，在曲柄的旋转轴上安装角度测量设备或在滑块侧安装固定的滑块位置测量设备。
在曲柄压力机上设置以下部件：运动控制部件，控制曲柄或滑块实现闭环功能；位置测量部件(编码器、光栅尺或旋变等)，测量曲轴角度或滑块位置；电子凸轮功能，通过配置角度区间实现开关量输出，来控制外部送料器送料；计算当前曲柄SPM值并显示的功能；伺服压力机系统可支持多种加工工艺。
下面以双摆加工工艺(图1)详细说明虚拟角度的计算：
曲轴顺时针旋转(图2)，P1、P2、BDC、P2’、P1’点的设定参见表1。
表1目标位置设置
当曲柄顺时针旋转，由P1点运动到P1’点(120°->150°->180°->210°->240°)，此时X1=120，X2=240：根据下面的公式(6)可以由当前的曲轴角度x，计算得到虚拟角度值y(x)，参见表2和图2。
(6)
表2曲轴角度和虚拟角度的对应关系
当曲轴逆时针旋转(图3)，P1、P2、BDC、P2’、P1’点的设定参见表3。
表3目标位置设置
当曲柄逆时针旋转，由P1’点运动到P1点(240°->210°->180°->150°->120°)，此时X1=120，X2=240：根据下面的公式(7)可以由当前的曲轴角度x，计算得到虚拟角度值y(x)，参见表4和图3。
(7)
表4曲轴角度和虚拟角度的对应关系
凸轮功能中使用虚拟角度作为判断是否输出的条件，当设置凸轮开启角度范围为(90°,270°)时：
(1)顺时针旋转
I.当曲轴角度x=150度时，此时虚拟角度y(x)=90度，输出开启。
II.当曲轴角度x>210度时，此时虚拟角度y(x)>270度，输出关闭。
(2)逆时针旋转
I.当曲轴角度x=210度时，此时虚拟角度y(x)=90度，输出开启。
II.当曲轴角度x<150度时，此时虚拟角度y(x)>270度，输出关闭。
使用虚拟角度进行送料控制时，不管选择何种加工工艺，只要曲轴旋转的SPM值相同，就不需要修改凸轮配置中的开启角度配置。即伺服压力机系统和外部送料系统调试成功的经验值可以在不同的加工工艺下重复使用。
Claims (1)
1.一种基于虚拟角度的伺服压力机送料控制方法，包括以下步骤：
步骤一、测定当前滑块位置对应的曲轴角度；
步骤二、判断伺服压力机的加工工艺类型：
曲轴全行程、曲轴过下死点的非全行程或曲轴不过下死点的非全行程；
步骤三、计算虚拟角度
1）伺服压力机的加工工艺类型为曲轴全行程时：虚拟角度等于曲轴角度：
y(x)=x,0°≤x<360°（1）
其中：x为曲轴角度，y(x)为虚拟角度；
2）伺服压力机的加工工艺类型为曲轴过下死点的非全行程时：
若曲轴的运动方向为顺时针，则当前的虚拟角度y(x)为：
若曲轴的运动方向为逆时针，则当前的虚拟角度y(x)为：
其中：在曲轴右侧0～180度曲轴运行所能到达的最小角度为x1，在曲轴左侧180～360度曲轴运行所能到达的最大角度为x2；
3）伺服压力机的加工工艺类型为曲轴不过下死点的非全行程时：
若曲轴的运动方向为顺时针，则当前的虚拟角度y(x)为：
若曲轴的运动方向为逆时针，则当前的虚拟角度y(x)为：
其中：在曲轴右侧0~180度曲轴运行所能到达的最小角度为x1，曲轴运行所能到达的最大角度为x2；
步骤四、使用虚拟角度作为凸轮输出的判断条件，当虚拟角度的值进入开启角度区间内时，输出凸轮信号，控制外部送料器进行送料。
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