CN113877994B - 一种全电驱动的折弯机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种全电驱动的折弯机，包括，机架，所述机架上设置控制器、驱动模块及折弯模块；所述折弯模块可滑动的固定于所述机架上并可被所述驱动模块驱动进行开合运动，用以实现折弯操作；所述控制器通过采集所述驱动模块的位置数据、转矩数据实时调整所述驱动模块的位移动作，用以驱动所述折弯模块；所述驱动模块包括第一驱动器、第一电机、第二驱动器、第二电机。本发明由控制器通过总线输出位置指令控制两个驱动器动作，同时也读取它们的实际位置、实际转矩等信息，通过总线传输速度快，位置指令几乎同时给过去两个伺服，延迟很少，同步性能好，可使对模时输出合适转矩，使滑块动作平稳、不损伤模具保护模具，同步同时控制提高控制精度。

Description

一种全电驱动的折弯机
技术领域
本发明涉及机械技术领域，特别是涉及一种全电驱动的折弯机。
背景技术
现有技术中折弯机多是采用液压形式进行驱动，也就是液压折弯机，压折弯机的液压控制系统对于折弯机本身而言是中枢般的大脑，在折弯机的生产中，要求有高的自动化率和标准化率。因此，液压系统也限制在液压控制方式上，这些方式的不同结构型式和原理，已普遍得到市场认可。
但是，在进行保养或擦机时，液压折弯机的保养难度比较大，保养内容比较多，如：对于液压油路，每周需要检查油箱油位，如进行液压系统维修后也应检查，油位低于油窗应加注液压油；新机工作2000小时后应换油，以后每工作4000～6000小时后应换油，每次换油，应清洗油箱；系统油温应在35℃～60℃之间，不得超过70℃，如过高会导致油质及配件的变质损坏。对于过滤器，每次换油时，过滤器应更换或彻底清洗；油箱上的空气过滤器，每3个月进行检查清洗，1年更换。对于液压部件，每月清洁液压部件(基板、阀、电机、泵、油管等)，防止脏物进入系统，不能使用清洁剂。这些都会导致液压折弯机的使用难度上升，且成本增加。另一方面，液压折弯机在精度控制方面也收诸多因素的影响，如保养过程操作失误、保养不到位等情况都会导致精度下降。针对这些问题需要一种保养难度低，且精度控制高，安全性高的折弯机。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种全电驱动的折弯机，解决现有液压弯折机保养难度高，且精度控制低，安全性低的技术问题。
一方面，提供一种全电驱动的折弯机，包括：
机架，所述机架上设置控制器、驱动模块及折弯模块；
所述折弯模块可滑动的固定于所述机架上并可被所述驱动模块驱动进行开合运动，用以实现折弯操作；
所述控制器通过采集所述驱动模块的位置数据、转矩数据实时调整所述驱动模块的位移动作，用以驱动所述折弯模块；
其中，所述驱动模块包括第一驱动器、第一电机、第二驱动器、第二电机；所述第一驱动器、所述第二驱动器分别电性连接所述控制器，所述第一驱动器电性连接所述第一电机，所述第二驱动器电性连接所述第二电机，所述控制器根据采集的所述位置数据、所述转矩数据同步控制所述第一驱动器、所述第二驱动器；所述第一电机、所述第二电机固定连接所述折弯模块的一侧，用以在所述第一驱动器、所述第二驱动器的控制下驱动所述折弯模块的进行开合运动。
优选地，所述折弯模块包括：
底端的工作台，顶端的滑块，中部的上模具和下模具；
所述工作台固定于所述机架上，所述滑块设置于所述工作台的上方并通过轨道设置于所述机架上，所述滑块被所述第一电机和所述第二电机驱动在所述轨道内进行垂直运动，所述下模具固定于所述工作台上表面，所述上模具对应所述下模具固定于所述滑块的下表面，当所述滑块进行垂直运动时，所述上模具和所述下模具配做开合运动实现折弯操作。
优选地，所述第一电机通过其上设置的第一丝杆连接所述滑块上表面的一侧，当所述第一电机转动时，通过驱动所述第一丝杆带动所述滑块进行垂直运动。优选地，所述第二电机通过其上设置的第二丝杆连接所述滑块上表面的一侧，当所述第二电机转动时，通过驱动所述第二丝杆带动所述滑块进行垂直运动。
优选地，所述控制器还用于响应于启动指令控制所述第一驱动器驱动输出其驱动指令，通过所述驱动指令控制所述第一电机驱动所述滑块匀速向下滑动并测量匀速滑动过程中的所述第一电机输出的第一匀速最大转矩值。
优选地，当所述滑块匀速向下滑动到预设的变速点时，所述第一驱动器将所述第一电机输出的转矩设置为第一慢速转矩，并控制所述第一电机按照所述第一慢速转矩驱动所述滑块进行滑动；
其中，所述第一慢速转矩根据以下公式进行计算：
Tq_Y1＝F(N)/2+Tqm_Y1+Δ
其中，Tq_Y1表示第一慢速转矩；F(N)表示折弯力N转化为电机需要输出的转矩；Tqm_Y1表示匀速滑动过程中的所述第一电机输出的第一匀速最大转矩值；Δ表示限制系数。
优选地，所述控制器还用于响应于启动指令控制所述第二驱动器驱动输出其驱动指令，通过所述驱动指令控制所述第二电机驱动所述滑块匀速向下滑动并测量匀速滑动过程中的所述第二电机输出的第二匀速最大转矩值。
优选地，当所述滑块匀速向下滑动到预设的变速点时，所述第二驱动器将所述第二电机输出的转矩设置为第二慢速转矩，并控制所述第二电机按照所述第二慢速转矩驱动所述滑块进行滑动；
其中，所述第二慢速转矩根据以下公式进行计算：
Tq_Y2＝F(N)/2+Tqm_Y2+Δ
其中，Tq_Y2表示第二慢速转矩；F(N)表示折弯力N转化为电机需要输出的转矩；Tqm_Y2表示匀速滑动过程中的所述第二电机输出的第二匀速最大转矩值；Δ表示限制系数。
优选地，在滑动对模过程中，所述滑块驱动所述上模具靠近所述下模具时，所述第一电机驱动将所述第一匀速最大转矩值与限制系数之和设置为第一输出转矩限制值，用于限制所述第一电机输出的转矩值；同时，所述第二电机驱动将所述第二匀速最大转矩值与限制系数之和设置为第二输出转矩限制值，用于限制所述第二电机输出的转矩值；
当检测到所述滑块的位置不再变化时，判定所述折弯模块对模完成，保存当前所述滑块的位置为下降的临界位置。
优选地，所述控制器还用于检测所述第一电机和所述第二电机输出的转矩数值，当所述第一电机输出的转矩数值与所述第二电机输出的转矩数值之间的差值大于等于预设的第一报警阈值时，判定所述第一电机与所述第二电机负载特性相差大，并输出异常报警信号；
当所述第一电机输出的转矩数值或所述第二电机输出的转矩数值大于等于预设的第二报警阈值时，判定所述第一电机或所述第二电机空载负载过大，并输出异常报警信号；
根据异常报警信号进行报警。
综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
本发明提供的全电驱动的折弯机，由控制器通过总线输出位置指令控制两个驱动器动作，同时也读取它们的实际位置、实际转矩等信息，通过总线传输速度快，位置指令几乎同时给过去两个伺服，延迟很少，同步性能好，可使对模时输出合适转矩，使滑块动作平稳、不损伤模具保护模具，且通过两侧驱动器同步同时控制提高控制精度。
使滑块慢下时输出的转矩更准确，使滑块慢下时不发生倾斜；对模时输出合适的转矩，使滑块动作平稳，不压坏模具保护模具；能输出Y1、Y2负载特性相差大以及Y1、Y2空载负载过大报警信息，提醒用户及时维护保养折弯机。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例中一种全电驱动的折弯机的示意图。
图2为本发明实施例中一种全电驱动的折弯机慢下阶段的转矩示意图。
图3为本发明实施例中一种全电驱动的折弯机控制过程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明提供的一种全电驱动的折弯机的一个实施例的示意图。在该实施例中，所述全电驱动的折弯机包括：
机架，所述机架上设置控制器、驱动模块及折弯模块；
所述折弯模块可滑动的固定于所述机架上并可被所述驱动模块驱动进行开合运动，用以实现折弯操作；折弯模块主要是对待折弯的工件板材进行折弯处理，其内设置对应的模具，当折弯模块打开时，将工件板材放入模具，当折弯模块闭合时，通过挤压工件板材按模具形状折弯。将工件板材放置于工作台上的下模具的平面上，当上模具向下压向工件时，工件在上下模具的压力作用下形成一个折弯角度。
具体实施例中，所述折弯模块包括：底端的工作台，顶端的滑块，中部的上模具和下模具；所述工作台固定于所述机架上，所述滑块设置于所述工作台的上方并通过轨道设置于所述机架上，所述滑块被所述第一电机和所述第二电机驱动在所述轨道内进行垂直运动，所述下模具固定于所述工作台上表面，所述上模具对应所述下模具固定于所述滑块的下表面，当所述滑块进行垂直运动时，所述上模具和所述下模具配做开合运动实现折弯操作。
所述驱动模块包括第一驱动器、第一电机、第二驱动器、第二电机；所述第一驱动器、所述第二驱动器分别电性连接所述控制器，所述第一驱动器电性连接所述第一电机，所述第二驱动器电性连接所述第二电机，所述控制器根据采集的所述位置数据、所述转矩数据同步控制所述第一驱动器、所述第二驱动器；所述第一电机、所述第二电机固定连接所述折弯模块的一侧，用以在所述第一驱动器、所述第二驱动器的控制下驱动所述折弯模块的进行开合运动。由安装在机器机架左右两边的两个大功率伺服电机，通过传动机构(皮带轮、丝杆等)带动安装在导轨上的滑块(两边的Y1轴、Y2轴；第一电机和第一驱动器对应Y1轴，第二电机和第二驱动器对应Y2轴)同步上下往复运动，从而使安装在滑块上的上模具平行上下运动，来进行折弯板材，加工产品。
进一步的，所述第一电机通过其上设置的第一丝杆连接所述滑块上表面的一侧，当所述第一电机转动时，通过驱动所述第一丝杆带动所述滑块进行垂直运动。所述第二电机通过其上设置的第二丝杆连接所述滑块上表面的一侧，当所述第二电机转动时，通过驱动所述第二丝杆带动所述滑块进行垂直运动。
所述控制器通过采集所述驱动模块的位置数据、转矩数据实时调整所述驱动模块的位移动作，用以驱动所述折弯模块；由CPU(PLC控制器)通过EtherCat总线输出位置指令控制两个驱动器动作，同时也读取它们的实际位置、实际转矩等信息。由于EtherCat总线速度快，位置指令几乎同时给过去两个驱动器，延迟很少，同步性能好。
具体实施例中，如图3所示，所述控制器响应于启动指令控制所述第一驱动器、所述第二驱动器驱动输出其驱动指令，通过所述驱动指令控制所述第一电机驱动所述滑块匀速向下滑动并测量匀速滑动过程中的所述第一电机输出的第一匀速最大转矩值。当所述滑块匀速向下滑动到预设的变速点时，所述第一驱动器将所述第一电机输出的转矩设置为第一慢速转矩，并控制所述第一电机按照所述第一慢速转矩驱动所述滑块进行滑动；
其中，所述第一慢速转矩根据以下公式进行计算：
Tq_Y1＝F(N)/2+Tqm_Y1+Δ
其中，Tq_Y1表示第一慢速转矩；F(N)表示折弯力N转化为电机需要输出的转矩；Tqm_Y1表示匀速滑动过程中的所述第一电机输出的第一匀速最大转矩值；Δ表示限制系数。
进一步的，通过所述驱动指令控制所述第二电机驱动所述滑块匀速向下滑动并测量匀速滑动过程中的所述第二电机输出的第二匀速最大转矩值。当所述滑块匀速向下滑动到预设的变速点时，所述第二驱动器将所述第二电机输出的转矩设置为第二慢速转矩，并控制所述第二电机按照所述第二慢速转矩驱动所述滑块进行滑动；
其中，所述第二慢速转矩根据以下公式进行计算：
Tq_Y2＝F(N)/2+Tqm_Y2+Δ
其中，Tq_Y2表示第二慢速转矩；F(N)表示折弯力N转化为电机需要输出的转矩；Tqm_Y2表示匀速滑动过程中的所述第二电机输出的第二匀速最大转矩值；Δ表示限制系数。
也就是滑块滑动到预设的变速点时，启动慢下阶段Y1、Y2轴给定的输出转矩(伺服输出转矩限制)Tq_Y1、Tq_Y2，Tq_Y1＝F(N)/2+Tqm_Y1+Δ；Tqm_Y1初始值为30％；Tq_Y2＝F(N)/2+Tqm_Y2+Δ；Tqm_Y2初始值为30％，其中，F(N)为折弯力N转化为伺服需要输出的转矩，F(N)的计算公式是全电折弯机行业已知的，用F(N)表示，F(N)/2为平均分配到折弯机机架左右两边各一个伺服需要输出的转矩。Tqm_Y1为滑块慢下匀速过程，Y1轴测量的最大转矩；Tqm_Y2为滑块慢下匀速过程，Y2轴测量的最大转矩。Δ∈[1％,5％]，默认Δ＝3％，+Δ是为了克服滑块静摩擦力适当加一点转矩，一般静摩擦力比动摩擦力大。加上Tqm_Y1、Tqm_Y2，避免慢下给定折弯力较小时造成滑块一边动一边不动的情况，也使输出折弯力矩更准确。
滑块在慢下阶段，在夹紧点之上的匀速过程，采样伺服输出转矩，并测量出整个过程的两个最大转矩Tqm_Y1、Tqm_Y2。在慢下阶段，滑块以恒定的慢下速度(如10mm/s)下行，系统在慢下起动位置到夹紧点位置这一行程范围内(这一行程是空载，不折弯板)，一直采样Y1、Y2轴伺服输出的实际转矩，自动测量出Y1伺服慢下空载时输出的匀速转矩Tqm_Y1，Y2伺服慢下空载时输出的匀速转矩Tqm_Y2，如图2所示，qm_Y1＝Y1伺服所有采样点的第二个最大波峰值(如最上侧曲线，第一个最大波峰值是起动加速瞬间产生的，从左到右的第三个波峰点51就是第二个最大波峰值)。
进一步的，在滑动对模过程中，所述滑块驱动所述上模具靠近所述下模具时，所述第一电机驱动将所述第一匀速最大转矩值与限制系数之和设置为第一输出转矩限制值，用于限制所述第一电机输出的转矩值；同时，所述第二电机驱动将所述第二匀速最大转矩值与限制系数之和设置为第二输出转矩限制值，用于限制所述第二电机输出的转矩值；当检测到所述滑块的位置不再变化时，判定所述折弯模块对模完成，保存当前所述滑块的位置为下降的临界位置。对模过程，滑块持续慢下，以使上模具刚好压到下模具，要求伺服输出转矩尽可能小，不压坏上下模具。Y1伺服输出转矩限制＝Tqm_Y1+Δ；Y2伺服输出转矩限制＝Tqm_Y2+Δ；Δ∈[1％,5％]，默认Δ＝3％。以较小转矩输出即使压到模具也不会损坏模具，保护模具。
进一步的，所述控制器检测所述第一电机和所述第二电机输出的转矩数值，当所述第一电机输出的转矩数值与所述第二电机输出的转矩数值之间的差值大于等于预设的第一报警阈值时，判定所述第一电机与所述第二电机负载特性相差大，并输出异常报警信号；当所述第一电机输出的转矩数值或所述第二电机输出的转矩数值大于等于预设的第二报警阈值时，判定所述第一电机或所述第二电机空载负载过大，并输出异常报警信号；根据异常报警信号进行报警。在正常折弯板料加工产品过程中，一直监测Tqm_Y1，Tqm_Y2。当|Tqm_Y1-Tqm_Y2|>a，a∈[5％,15％]，默认a＝8％，输出“Y1 Y2负载特性相差大”报警信息，提醒用户Y1、Y2两边要重新安装一下，以使Y1、Y2轴同步性更好，减少磨损。a值设定根据机床要求精度而设，精度要求高则设小一点。当|Tqm_Y1|>b，或|Tqm_Y2|>b，b∈[10％,30％]，默认b＝20％，输出“Y1 Y2空载负载过大”报警信息，提醒用户打点润滑油等措施，减少磨损，减少能量损耗。b值设定根据各机床要求精度而设，精度要求高则设小一点。
综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
本发明提供的全电驱动的折弯机，由控制器通过总线输出位置指令控制两个驱动器动作，同时也读取它们的实际位置、实际转矩等信息，通过总线传输速度快，位置指令几乎同时给过去两个伺服，延迟很少，同步性能好，可使对模时输出合适转矩，使滑块动作平稳、不损伤模具保护模具，且通过两侧驱动器同步同时控制提高控制精度。
使滑块慢下时输出的转矩更准确，使滑块慢下时不发生倾斜；对模时输出合适的转矩，使滑块动作平稳，不压坏模具保护模具；能输出Y1、Y2负载特性相差大以及Y1、Y2空载负载过大报警信息，提醒用户及时维护保养折弯机。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种全电驱动的折弯机，其特征在于，包括：
机架，所述机架上设置控制器、驱动模块及折弯模块；
所述折弯模块可滑动的固定于所述机架上并可被所述驱动模块驱动进行开合运动，用以实现折弯操作；
所述控制器通过采集所述驱动模块的位置数据、转矩数据实时调整所述驱动模块的位移动作，用以驱动所述折弯模块；
其中，所述驱动模块包括第一驱动器、第一电机、第二驱动器、第二电机；所述第一驱动器、所述第二驱动器分别电性连接所述控制器，所述第一驱动器电性连接所述第一电机，所述第二驱动器电性连接所述第二电机，所述控制器根据采集的所述位置数据、所述转矩数据同步控制所述第一驱动器、所述第二驱动器；所述第一电机、所述第二电机固定连接所述折弯模块的一侧，用以在所述第一驱动器、所述第二驱动器的控制下驱动所述折弯模块的进行开合运动；
所述折弯模块包括：
底端的工作台，顶端的滑块，中部的上模具和下模具；
所述工作台固定于所述机架上，所述滑块设置于所述工作台的上方并通过轨道设置于所述机架上，所述滑块被所述第一电机和所述第二电机驱动在所述轨道内进行垂直运动，所述下模具固定于所述工作台上表面，所述上模具对应所述下模具固定于所述滑块的下表面，当所述滑块进行垂直运动时，所述上模具和所述下模具配做开合运动实现折弯操作；
所述控制器还用于响应于启动指令控制所述第一驱动器驱动输出其驱动指令，通过所述驱动指令控制所述第一电机驱动所述滑块匀速向下滑动并测量匀速滑动过程中的所述第一电机输出的第一匀速最大转矩值；
所述控制器还用于响应于启动指令控制所述第二驱动器驱动输出其驱动指令，通过所述驱动指令控制所述第二电机驱动所述滑块匀速向下滑动并测量匀速滑动过程中的所述第二电机输出的第二匀速最大转矩值。
2.如权利要求1所述的全电驱动的折弯机，其特征在于，所述第一电机通过其上设置的第一丝杆连接所述滑块上表面的一侧，当所述第一电机转动时，通过驱动所述第一丝杆带动所述滑块进行垂直运动。
3.如权利要求2所述的全电驱动的折弯机，其特征在于，所述第二电机通过其上设置的第二丝杆连接所述滑块上表面的一侧，当所述第二电机转动时，通过驱动所述第二丝杆带动所述滑块进行垂直运动。
4.如权利要求3所述的全电驱动的折弯机，其特征在于，当所述滑块匀速向下滑动到预设的变速点时，所述第一驱动器将所述第一电机输出的转矩设置为第一慢速转矩，并控制所述第一电机按照所述第一慢速转矩驱动所述滑块进行滑动；
其中，所述第一慢速转矩根据以下公式进行计算：
Tq_Y1＝F(N)/2+Tqm_Y1+Δ
其中，Tq_Y1表示第一慢速转矩；F(N)表示折弯力N转化为电机需要输出的转矩；Tqm_Y1表示匀速滑动过程中的所述第一电机输出的第一匀速最大转矩值；Δ表示限制系数，即为了克服滑块静摩擦力增加的转矩。
5.如权利要求3所述的全电驱动的折弯机，其特征在于，当所述滑块匀速向下滑动到预设的变速点时，所述第二驱动器将所述第二电机输出的转矩设置为第二慢速转矩，并控制所述第二电机按照所述第二慢速转矩驱动所述滑块进行滑动；
其中，所述第二慢速转矩根据以下公式进行计算：
Tq_Y2＝F(N)/2+Tqm_Y2+Δ
其中，Tq_Y2表示第二慢速转矩；F(N)表示折弯力N转化为电机需要输出的转矩；Tqm_Y2表示匀速滑动过程中的所述第二电机输出的第二匀速最大转矩值；Δ表示限制系数，即为了克服滑块静摩擦力增加的转矩。
6.如权利要求3所述的全电驱动的折弯机，其特征在于，所述滑块滑动过程中，驱动所述上模具靠近所述下模具时，所述第一电机驱动将所述第一匀速最大转矩值与限制系数之和设置为第一输出转矩限制值，用于限制所述第一电机输出的转矩值；同时，所述第二电机驱动将所述第二匀速最大转矩值与限制系数之和设置为第二输出转矩限制值，用于限制所述第二电机输出的转矩值；
当检测到所述滑块的位置不再变化时，判定所述折弯模块对模完成，保存当前所述滑块的位置为下降的临界位置。
7.如权利要求6所述的全电驱动的折弯机，其特征在于，所述控制器还用于检测所述第一电机和所述第二电机输出的转矩数值，当所述第一电机输出的转矩数值与所述第二电机输出的转矩数值之间的差值大于等于预设的第一报警阈值时，判定所述第一电机与所述第二电机负载特性相差大，并输出异常报警信号；
当所述第一电机输出的转矩数值或所述第二电机输出的转矩数值大于等于预设的第二报警阈值时，判定所述第一电机或所述第二电机空载负载过大，并输出异常报警信号；
根据异常报警信号进行报警。
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