CN112936101B - 一种应用于自动化打磨切割设备的柔性控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于自动化打磨切割设备的柔性控制方法，通过获取实时转矩以及对相关参数的实时柔性控制实现对进给倍率的实时自动调整，用以确保自动化打磨切割设备主轴在合理的工艺负载范围之内。本发明所述的应用于自动化打磨切割设备的柔性控制方法采用本方法的柔性控制策略可以有效降低主轴转矩输出，保护主轴的同时增加耗材使用率。

Description

一种应用于自动化打磨切割设备的柔性控制方法

技术领域

本发明属于打磨切割设备控制技术领域，尤其是涉及一种应用于自动化打磨切割设备的柔性控制方法。

背景技术

铸造业的打磨后处理从传统手工业逐渐转为自动化加工领域。自动化打磨/切割设备（以下简称自动化打磨切割设备）多数采用伺服电机进行精度控制。在实际生产中由于铸件材质不同、主轴转速不合理、设备进给轴速度不合理等原因会造成设备伺服电机负载提升甚至过载报警。长时间出现该情况会明显降低设备使用寿命和生产效率并增加设备维护成本。

自动化打磨切割设备区别于数控机床，在整个铸造业加工流程中位于机加工上层，处理工艺也基本定义为粗加工，而数控机床则一般是精加工，两道工序共同作用完成铸件产品生产。自动化打磨切割设备使用中有几个重要参数：

F:进给量，单位是mm/min

进给率倍:单位是%

F(实际)=F*进给率，如F=200，进给率是80%，则实际F值为160mm/min;

为了消除或降低上述负载过高的问题大多数自动化厂家通过提高主轴转速，或者改变F值（进给量）等形式来降低设备负载。但是铸件处理的位置不一，残留度也不尽相同，需要在加工程序中对铸件的各个加工部分细化F值，并且针对不同的工件改变主轴转速才有可能实现降低负载的效果。这对从业人员素质要求太高，不仅需要具备加工编程能力还需要具备伺服相关的电气基本知识，最重要的是这种处理方法理论简单但是效率低下，降低了自动化打磨切割设备的处理能力。

发明内容

有鉴于此，为克服上述缺陷，本发明旨在提出一种应用于自动化打磨切割设备的柔性控制方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种应用于自动化打磨切割设备的柔性控制方法，通过获取实时转矩以及对相关参数的实时柔性控制实现对进给倍率的实时自动调整，用以确保自动化打磨切割设备主轴在合理的工艺负载范围之内。

进一步的，获取实时转矩的方法如下：利用模拟量采集设备获取主轴转矩的模拟量信息，并通过ADC模块上传至上位机。

进一步的，相关参数包括但不限于数据采集时间间隔、降速触发转矩值、安全转矩值、转矩等级间值、等级之间降速比、停机触发转矩值、速度恢复时间、转矩峰值。

进一步的，对相关参数实时柔性控制的方法如下：

S1、获取实时转矩；

S2、判断是否大于降速触发转矩值，如果否，则控制打磨切割设备正常生产，如果是，则执行步骤S3；

S3、进一步判断转矩是否大于或等于停机触发转矩值，如果否，则执行降速逻辑，如果是，则提前主动停机，生产停止。

进一步的，相关参数实时柔性控制的方法还包括另一控制支路，执行方法如下：

S4、根据步骤S1中获取的实时转矩；

S5、判断是否进行过降速处理，如果否，则忽略；如果是，则继续执行步骤S6；

S6、判断转矩是否小于或等于安全转矩值，如果是，则恢复降速前的速度，恢复正常生产。

相对于现有技术，本发明所述的应用于自动化打磨切割设备的柔性控制方法具有以下优势：

（1）本发明所述的应用于自动化打磨切割设备的柔性控制方法采用本方法的柔性控制策略可以有效降低主轴转矩输出，保护主轴的同时增加耗材使用率。

（2）本发明所述的应用于自动化打磨切割设备的柔性控制方法可根据实际生产需求对相关参数进行调节，均可以起到降低负载的效果，只是时间和转矩峰值略有差异。并且柔性控制方法基本实现自动化打磨切割设备在自动生产过程中自主降速和升速功能，几乎不用手动调节，对相似自动化生产设备该方法同样有借鉴意义。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的相关参数柔性控制流程图；

图2为本发明实施例所述的相关参数界面示意图；

图3为本发明实施例所述的柔性控制下主轴转矩示意图；

图4为本发明实施例所述的无柔性控制下主轴转矩示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种应用于自动化打磨切割设备的柔性控制方法，通过获取实时转矩以及对相关参数的实时柔性控制实现对进给倍率的实时自动调整，用以确保自动化打磨切割设备主轴在合理的工艺负载范围之内，保证设备的稳定运行。

获取实时转矩的方法如下：利用模拟量采集设备获取主轴转矩的模拟量信息，并通过ADC模块上传至上位机。

负载率是伺服根据实时转矩与时间的关系动态计算的值，变化效果实时性一般，反应设备整体负载情况，根据过负载保护时限特性完成过载报警输出。转矩指令能够有效的反应伺服当前的转矩输出情况，实时性更好。虽然伺服均有过载等级软硬件限制，基于保护伺服、提高响应实时性的目的还是选择转矩指令作为逻辑控制的判断依据。

上位机的控制器获取伺服状态的方法很多，如总线形式通信、IO接线等方式。为了防止伺服产品以及自动化打磨切割设备制造厂家自动化程度的差异性，因此采用模拟量这种比较传统的形式获取主轴实时转矩的方法。本方案中采用的ADC模块分辨率为4096，电压0-10V，精度可达到2.44mV，基本满足控制精度要求。

如图2所示，相关参数包括但不限于数据采集时间间隔、降速触发转矩值、安全转矩值、转矩等级间值、等级之间降速比、停机触发转矩值、速度恢复时间、转矩峰值。

参数定义解释如下：

数据采集时间间隔T

T参数越小说明采集数据越快，扫描周期越短。该情况下需要控制器处理能力越强，所以根据控制器实际处理能力合理设置该参数。

转矩等级间值V

将触发控制逻辑的转矩指令值做细化，避免盲目降速而忽略加工工艺带来加工效果不良等影响。

等级之间降速比P

和V参数共同作用，定义转矩等级间的降速百分比，将控制过程更加精细，提高控制的拓展性。

速度恢复时间T2

当系统检测实时转矩指令值正常并稳定时恢复设备的整体速度，柔性控制实现负载和加工效率双重稳定。该时间参数实质是保证恢复速度逻辑判定准确，增加容错率，避免因为错误判定恢复速度导致的过载报警等伤害设备本身的行为。

如图1所示，对相关参数实时柔性控制的方法如下：

S1、获取实时转矩；

S2、判断是否大于降速触发转矩值，如果否，则控制打磨切割设备正常生产，如果是，则执行步骤S3；

S3、进一步判断转矩是否大于或等于停机触发转矩值，如果否，则执行降速逻辑，如果是，则提前主动停机，生产停止。

相关参数实时柔性控制的方法还包括另一控制支路，执行方法如下：

S4、根据步骤S1中获取的实时转矩；

S5、判断是否进行过降速处理，如果否，则忽略；如果是，则继续执行步骤S6；

S6、判断转矩是否小于或等于安全转矩值，如果是，则恢复降速前的速度，恢复正常生产。

下面结合具体示例对本申请的技术方案作进一步说明：

实验相关数据：

耗材	转速	铸件	材质	切割件数/切割冒口
					切割砂轮	3000r/min	涡轮壳	1.4837_DRN_耐热不锈钢	100/3(个/件)

实验采用的铸件为汽车行业的涡轮壳铸件，1.4837材质（德标），每个铸件3个冒口，共切割铸件100件，采集相关数据。以采集时间间隔1s，降速触发转矩值90%，安全转矩值70%，转矩等级间值5%，等级之间降速比5%，停机触发转矩值150%，速度恢复时间1s等参数作用下，得出下面测试结果，分别为柔性控制下的主轴转矩值代表如图3所示和无柔性控制情况的主轴转矩值代表如图4所示。

从实验数据中我们可以得出结论，采用本方法的柔性控制策略可以有效降低主轴转矩输出，保护主轴的同时增加耗材使用率。可根据实际生产需求对相关参数进行调节，均可以起到降低负载的效果，只是时间和转矩峰值略有差异。柔性控制方法基本实现自动化打磨切割设备在自动生产过程中自主降速和升速功能，几乎不用手动调节，对相似自动化生产设备该方法同样有借鉴意义。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。上述单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种应用于自动化打磨切割设备的柔性控制方法，其特征在于：通过获取实时转矩以及对相关参数的实时柔性控制实现对进给倍率的实时自动调整，用以确保自动化打磨切割设备主轴在合理的工艺负载范围之内；

相关参数实时柔性控制的方法如下：

S1、获取实时转矩；

S2、判断是否大于降速触发转矩值，如果否，则控制打磨切割设备正常生产，如果是，则执行步骤S3；

S3、进一步判断转矩是否大于或等于停机触发转矩值，如果否，则执行降速逻辑，如果是，则提前主动停机，生产停止；

相关参数实时柔性控制的方法还包括另一控制支路，执行方法如下：

S4、根据步骤S1中获取的实时转矩；

S5、判断是否进行过降速处理，如果否，则忽略；如果是，则继续执行步骤S6；

S6、判断转矩是否小于或等于安全转矩值，如果是，则恢复降速前的速度，恢复正常生产。

2.根据权利要求1所述的应用于自动化打磨切割设备的柔性控制方法，其特征在于，获取实时转矩的方法如下：利用模拟量采集设备获取主轴转矩的模拟量信息，并通过ADC模块上传至上位机。

3.根据权利要求1所述的应用于自动化打磨切割设备的柔性控制方法，其特征在于：相关参数包括但不限于数据采集时间间隔、降速触发转矩值、安全转矩值、转矩等级间值、等级之间降速比、停机触发转矩值、速度恢复时间、转矩峰值。

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