CN113815986B - 一种伺服贴标机贴标压力的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伺服贴标机贴标压力的控制方法，根据加工件表面贴标需求压力计算伺服电机移动贴装头需要的加工转矩，将贴装头的进给行程划分为S₁与S₂，在S₁行程使得伺服电机按照最大转矩驱动贴装头移动至转矩切换点，在转矩切换点将伺服电机的转矩切换为工作转矩，并使得伺服电机按照工作转矩带动贴装头从转矩切换点移动至与工件表面接触以进行贴标，在保证贴装头的进给效率的同时，有效保证贴标稳固性，且避免贴装头过冲造成工件损坏。

Description

一种伺服贴标机贴标压力的控制方法

技术领域

本发明属于伺服电机控制的技术领域，具体涉及一种伺服贴标机贴标压力的控制方法。

背景技术

目前的贴标机在加工过程中不做贴标压力控制，在实际加工中，伺服驱动器控制贴装头贴装的行程是固定的，但是由于贴装头贴标过程中加速度大，速度快，因此很容易出现过冲的现象，从而导致整个贴装行程超过了预设的固定行程，使贴装头对加工件形成了很大的冲击力，进而导致加工件出现损坏的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种伺服贴标机贴标压力的控制方法，实现对驱动贴装头的伺服电机进行转矩控制，保证贴装头的进给效率，通过控制伺服电机的转矩，保证贴装头有足够的贴装压力，同时避免贴装头的贴装压力过大导致工件损坏。

本发明通过下述技术方案实现：

一种伺服贴标机贴标压力的控制方法，包括以下步骤：

步骤1、通过伺服电机采用点动方式将贴标机的贴装头从初始位置移动至接触加工件表面的加工位置，记录伺服电机在起始位置和加工位置之间的行程S₀；

步骤2、根据加工件表面贴标需求压力F计算伺服电机移动贴装头需要的加工转矩M_t；

步骤3、将行程S₀中建立转矩切换点D，并将行程S₀划分为初始位置到转矩切换点D的第一行程S₁以及转矩切换点D到加工位置的第二行程S₂；

步骤4、伺服电机按照自身的最大转矩M_s驱动贴装头从初始位置线性移动至转矩切换点D，然后在转矩切换点D将伺服电机的转矩从M_s切换至加工转矩M_t，然后伺服电机按照加工转矩M_t驱动贴装头从转矩切换点D移动至与加工件表面接触的加工位置进行贴标；

步骤5、贴标完成后，伺服电机按照最大转矩M_s驱动贴装头从与加工件表面接触的加工位置逆向回到初始位置。为了使得伺服电机能够满足贴装需求，因此伺服电机自身的最大转矩M_s一定大于加工转矩M_t。在设置转矩切换点D时，转矩切换点D应尽量靠近加工件表面设置，以保证S₁＞S₂。

将S₁阶段的转矩值设置为伺服电机按照自身的最大转矩M_s，即S₁阶段伺服电机的转矩输出上限为M_s，使得伺服电机能够快速相应控制指令，进而带动贴装头在S₁阶段快速进给。当贴装头到达转矩切换点D时，伺服电机的转矩从M_s切换至工作转矩M_t，并在转矩维持M_t的前提通过伺服电机带动贴装头移动S₂的行程，使得贴装头与工件表面接触进行贴标。工作转矩M_t是按照贴装头与加工件表面接触时的贴标需求压力F计算得出，能够保证伺服电机在转矩为M_t的前提下带动贴装头对工件表面进行稳固贴标，同时避免转矩过大造成贴装头过冲损坏工件。

需要说明的是，伺服电机的输出端与丝杆连接，贴装头通过丝杆螺母套设在丝杆上，通过伺服电机带动丝杆转动，进而驱动丝杆螺母带动贴装头进行线性移动。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述步骤3中，S₂≥VT，其中V＝wb，V为贴装头的线性移动速度；w为伺服电机的转矩达到加工转矩M_t时主轴的转速；b为驱动贴装头线性移动的丝杆的单位螺距；T为贴装头处的编码器反馈伺服电机脉冲信号的最小时间。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述步骤3中，VT≤S₂≤S₁/10。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述步骤3中，所述转矩切换点D靠近加工件表面设置。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述步骤2中，计算加工转矩Mt的公式为：

M_t＝FL/2π；

其中：F为加工件表面贴标需求压力；L为驱动贴装头线性移动的丝杆的导程。

为了更好的实现本发明，进一步地，根据加工件表面贴标最小需求压力F_min计算伺服电机移动贴装头需要的最小加工转矩M_tmin；根据加工件表面贴标最大需求压力F_max计算伺服电机移动贴装头需要的最大加工转矩M_tmax，所述加工件表面贴标需求压力F介于加工件表面贴标最小需求压力F_min与加工件表面贴标最大需求压力F_max之间，所述加工转矩M_t介于最小加工转矩M_tmin与最大加工转矩M_tmax之间。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明通过将贴装头的进给行程分割为行程S1与行程S2，在行程S1使得伺服电机保持最大转矩带动贴装头快速进给至转矩切换点，然后在转矩切换点将伺服电机的转矩切换至通过加工件表面贴标需求压力计算得到的工作转矩，然后使得伺服电机按照工作转矩带动贴装头从转矩切换点移动至与工件表面接触的位置，进而在保持工作转矩的前提下对工件表面进行贴标，能够保证贴标稳固，同时避免贴标过冲导致工件损坏。

附图说明

图1为本发明的步骤流程示意图；

图2为贴标头的进给示意图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种伺服贴标机贴标压力的控制方法，如图1和图2所示，包括以下步骤：

步骤1、通过伺服电机采用点动方式将贴标机的贴装头从初始位置移动至接触加工件表面的加工位置，记录伺服电机在起始位置和加工位置之间的行程S₀；

步骤2、根据加工件表面贴标需求压力F计算伺服电机移动贴装头需要的加工转矩M_t；

步骤3、将行程S₀中建立转矩切换点D，并将行程S₀划分为初始位置到转矩切换点D的第一行程S₁以及转矩切换点D到加工位置的第二行程S₂；

步骤4、伺服电机按照自身的最大转矩M_s驱动贴装头从初始位置线性移动至转矩切换点D，然后在转矩切换点D将伺服电机的转矩从M_s切换至加工转矩M_t，然后伺服电机按照加工转矩M_t驱动贴装头从转矩切换点D移动至与加工件表面接触的加工位置进行贴标；

步骤5、贴标完成后，伺服电机按照最大转矩M_s驱动贴装头从与加工件表面接触的加工位置逆向回到初始位置。

贴装头在初始位置吸取标签，然后伺服电机按照最大转矩M_s驱动贴装头进行行程S₁的进给，使得贴装头从初始位置快速移动至转矩切换点D。当贴装头到达转矩切换点D时，伺服电机的转矩从最大转矩M_s降低至工作转矩M_t，然后伺服电机按照工作转矩M_t带动贴装头移动行程S₂，即带动贴装头从转矩切换点D移动至与工件表面接触。由于工作转矩M_t是根据加工件表面贴标需求压力F计算得到，因此当伺服电机按照工作转矩M_t驱动贴装头进行贴标时产生的压力即为加工件表面贴标需求压力F，避免贴标压力过小导致贴标不稳固，同时避免贴标压力过大导致工件损坏。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，所述步骤3中，S₂≥VT，其中V＝wb，V为贴装头的线性移动速度；w为伺服电机的转矩达到加工转矩M_t时主轴的转速；b为驱动贴装头线性移动的丝杆的单位螺距；T为伺服电机编码器反馈伺服电机脉冲信号的最小时间。

通过伺服电机带动丝杆转动，进而通过低杆驱动贴装头进行线性移动。通过伺服电机内部自带的伺服电机编码器采集伺服电机的脉冲信号，并将脉冲信号反馈至外部电机控制系统。但是伺服电机编码器反馈信号至外部电机控制系统存在最小反馈时间T，因此丝杆存在最小进给盲区行程S_k，最小进给盲区行程S_k＝VT。

在最小进给盲区行程S_k中无法有效监测伺服电机的转矩，因此需要对S₂的大小进行限制，使得S₂≥VT，进而使得伺服电机带动贴装头进给S₂行程时，能够对伺服电机进行有效监测。

由于工作转矩M_t一定小于伺服电机自身的最大转矩M_s，因此贴装头在S₂的进给速度一定小于贴装头在S₁的进给速度，如果S₂的行程较大，则会降低贴装头的进给效率。因此，为了保证贴装头的进给效率，需要保证S₁尽量大而S₂尽量小。优选的，VT≤S₂≤S₁/10。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例1或2的基础上做进一步优化，所述步骤3中，所述转矩切换点D靠近加工件表面设置，即尽可能使得S₁较大而S₂较小，进而保证贴装头的进给效率。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例1-3任一项的基础上做进一步优化，所述步骤2中，计算加工转矩M_t的公式为：

M_t＝FL/2π；

其中：F为加工件表面贴标需求压力；L为驱动贴装头线性移动的丝杆的导程。

本实施例的其他部分与上述实施例1-3相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上做进一步优化，所述步骤2中，根据加工件表面贴标最小需求压力F_min计算伺服电机移动贴装头需要的最小加工转矩M_tmin；根据加工件表面贴标最大需求压力F_max计算伺服电机移动贴装头需要的最大加工转矩M_tmax，所述加工件表面贴标需求压力F介于加工件表面贴标最小需求压力F_min与加工件表面贴标最大需求压力F_max之间，所述加工转矩M_t介于最小加工转矩M_tmin与最大加工转矩M_tmax之间。

上述最小加工转矩M_tmin的计算公式为：

M_tmin＝F_minL/2π；

上述最大加工转矩M_tmax的计算公式为：

M_tmax＝F_maxL/2π。

本实施例的其他部分与上述实施例1-4相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种伺服贴标机贴标压力的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过伺服电机采用点动方式将贴标机的贴装头从初始位置移动至接触加工件表面的加工位置，记录伺服电机在初始位置和加工位置之间的行程S₀；

步骤2、根据加工件表面贴标需求压力F计算伺服电机移动贴装头需要的加工转矩M_t；

步骤3、在行程S₀中建立转矩切换点D，并将行程S₀划分为初始位置到转矩切换点D的第一行程S₁以及转矩切换点D到加工位置的第二行程S₂；

步骤4、伺服电机按照自身的最大转矩M_s驱动贴装头从初始位置线性移动至转矩切换点D，然后在转矩切换点D将伺服电机的转矩从M_s切换至加工转矩M_t，然后伺服电机按照加工转矩M_t驱动贴装头从转矩切换点D移动至与加工件表面接触的加工位置进行贴标；

步骤5、贴标完成后，伺服电机按照最大转矩M_s驱动贴装头从与加工件表面接触的加工位置逆向回到初始位置。

2.根据权利要求1所述的一种伺服贴标机贴标压力的控制方法，其特征在于，所述步骤3中，S₂≥VT，其中V=wb，V为贴装头的线性移动速度；w为伺服电机的转矩达到加工转矩M_t时主轴的转速；b为驱动贴装头线性移动的丝杆的单位螺距；T为贴装头处的编码器反馈伺服电机脉冲信号的最小时间。

3.根据权利要求2所述的一种伺服贴标机贴标压力的控制方法，其特征在于，所述步骤3中，VT≤S₂≤S₁/10。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种伺服贴标机贴标压力的控制方法，其特征在于，所述步骤3中，所述转矩切换点D靠近加工件表面设置。

5.根据权利要求1所述的一种伺服贴标机贴标压力的控制方法，其特征在于，所述步骤2中，计算加工转矩M_t的公式为：

；

其中：F为加工件表面贴标需求压力；L为驱动贴装头线性移动的丝杆的导程。

6.根据权利要求5所述的一种伺服贴标机贴标压力的控制方法，其特征在于，所述步骤2中，根据加工件表面贴标最小需求压力F_min计算伺服电机移动贴装头需要的最小加工转矩M_tmin；根据加工件表面贴标最大需求压力F_max计算伺服电机移动贴装头需要的最大加工转矩M_tmax，所述加工件表面贴标需求压力F介于加工件表面贴标最小需求压力F_min与加工件表面贴标最大需求压力F_max之间，所述加工转矩M_t介于最小加工转矩M_tmin与最大加工转矩M_tmax之间。

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