CN201190051Y - 基于伺服电机的排线控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于伺服电机的排线控制系统，包括分别连接在收线工字轮、排线滑轮上的收线电机和排线电机，所述收线电机、排线电机分别连接有测速传感器，且所述测速传感器分别接入收线电机和排线电机的驱动器，上述驱动器均通过现场总线与运动控制器双向连接。本实用新型用测速传感器和伺服电机来代替接近开关和变频电机，极大地提高了控制精度；且能任意设定限位位置，运行可靠；另外，速度跟踪控制采用的是先进的无轴传动技术，速度控制精度高且排线均匀平整。

Description

基于伺服电机的排线控制系统

技术领域

本实用新型涉及多线切割机、纺织机等绕卷系统的排线控制系统，具体是一种基于基于伺服电机的排线控制系统。

背景技术

在绕卷系统运行过程中，放线轮上的线会逐渐过渡到收线轮，因此需要设计一个排线滑轮，将来自放线轮的线均匀地绕到收线轮上。排线滑轮的作用是保证收线轮收线均匀，其示意图如图4所示，排线电机通过滚珠丝杆驱动排线滑轮在放线轮上方往复运动，将线均匀地排到收线工字轮上。

现有技术中，采用接近传感器作为工字轮内侧限位开关来控制排线结构如图1所示，由于接近传感器精度的限制会导致收线工字轮的两端位置排线不均，且一旦安装了传感器，当由于热涨冷缩等因素导致滚珠丝杆、放线轮及两者间的相对位置等机械参数发生变化时，排线滑轮将不能正常工作。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对图2所示的传统的排线控制系统中存在的不足，提出基于伺服电机的排线控制系统，能够不使用接近传感器限位，并能提高控制精度，运行可靠，且排线均匀平整。

为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是：所述基于伺服电机的排线控制系统，包括连接在收线工字轮上的收线电机和连接在排线滑轮上的排线电机，且所述收线电机、排线电机分别连接有测速传感器，所述测速传感器分别接入收线电机驱动器和排线电机驱动器，上述驱动器均通过现场总线与运动控制器双向连接。

上述收线电机连接的测速传感器为增量型光电编码器，排线电机连接的测速传感器采用的是绝对值光电编码器。

本实用新型的工作原理如下：

连接在收线工字轮、排线滑轮上的收线，排线电机均采用交流伺服电机，用绝对值光电编码器测量排线电机的速度和位置信息；用增量型光电编码器测量收线电机的速度。

工作时，首先以排线电机上的绝对值光电编码器原点为坐标系原点，以排线电机相对原点的偏转角度(由绝对值编码器测量)为自变量，建立排线电机的位置坐标系，根据收线工字轮的内缘两端的位置，设定排线滑轮位置移动区间，并通过绝对值光电编码器将排线电机的速度和位置信息实时向运动控制器反馈，运动控制器再根据排线电机反馈的速度和位置信息和收线电机上增量型光电编码器反馈的角速度，计算下一个采样周期排线电机的指令速度。

本实用新型所述基于伺服电机的排线控制系统与传统的由接近开关和变频电机构成的排线控制系统相比，运用伺服电机实现排线器功能具有以下优点：

①用伺服电机自带的绝对值编码器记录排线器位置信息，在控制器中建立坐标系，实现了工字轮内缘两侧的限位功能，从而取代了接近开关，降低了系统成本；

②极大地提高了控制精度，接近开关的误差一般是毫米级，而本实用新型中排线伺服系统的误差微米级，所以后者在工字轮内缘两侧的排线性能远远优于前者；

③接近开关在固定后位置变更很不方便，且一旦出现故障就会损坏机械装置；而基于控制器实现的排线限位控制则能任意设定限位位置，且运行可靠；

④速度跟踪控制采用的是先进的无轴传动技术，速度控制精度高，排线均匀平整。

以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述：

附图说明

图1为传统的排线控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型所述排线控制系统的结构示意图；

图3为本实用新型所述排线控制系统的原理框图；

图4为排线滑轮与收线电机关系示意图；

在图中：

1-收线电机            2-排线电机

3-增量型光电编码器    4-绝对值光电编码器

5-收线工字轮          6-排线滑轮

7-滚珠丝杆            8-收线工字轮内侧位置  9-收线工字轮外侧位置

10-安装板             11-排线电机驱动器     12-现场总线

13-运动控制器         14-收线电机驱动器     15-现场总线接口

16-变频电机  17-工字轮内侧限位接近开关

18-工字轮内侧限位接近开关外  19-传动皮带

具体实施方式

为了保证排线精度，本实施例中所述基于伺服电机的排线控制系统中，运动控制器13选用YASKAWA公司的MP2300运动控制器，收线电机1和排线电机2选用YASKAWA公司的∑III型伺服驱动器和∑II型伺服电机。如图2，其机械结构包括收线电机1，排线电机2，且均采用交流伺服电机，并且测速传感器选用17位增量型光电编码器3，用来测量收线电机的速度，排线电机2上的测速传感器选用17位的绝对值光电编码器4实时反馈排线电机的速度和位置信息。如图3所示，伺服驱动器中的排线电机驱动器11和收线电机驱动器12与运动控制器13之间通过现场总线进行数字通信，传输控制信号并反馈速度、位置信息和故障信息。

工作时，首先建立排线电机2的坐标系，确定收线工字轮5的内缘两端的位置(即排线区间)，排线电机驱动器11实时向运动控制器13反馈排线电机2的速度和位置信息，运动控制器13再根据收线电机1的反馈角速度，计算下一个采样周期出排线电机2的指令速度。

其运算过程如下：

为了保证排线均匀，当收线电机1每转一圈时，排线滑轮6的必须运行一个匝距的路程，如图4所示，设排线匝距为λ，则排线滑轮6的线速度v大小与收线电机1的角速度ω之比为

$\frac{\left|v\right|}{\left|\mathrm{\ω}\right|}=\frac{\mathrm{\λ}}{2\mathrm{\π}}---\left(1\right)$

即

                v＝sig×K×ω                           (2)

上式中 $K=\frac{\mathrm{\λ}}{2\mathrm{\π}}$ 为比例常数，sig为运动方向系数，满足：

(2)式表明：排线电机2的速度的大小跟随收线电机的角速度。

为了防止切割线排成不均匀情况，切割机每次断电重起时，需按照上次停止时的运动方向运行，所以在运行过程中判决排线电机的运动方向，并将方向标志位写入FLASH，保证掉电时记录的信息不丢失，下次重起时以此标志位来决定sig的值。

为了提高机械系统设计的灵活性，对收线工字轮5的内缘宽度不做限制；因此，排线滑轮6的左右两侧临界点位置可变。利用电机的绝对值光电编码器4测量两侧临界点对应的坐标位置，通过人机界面输入确认，并将结果保存到FLASH里，系统将此临界值与排线电机2的位置进行比较，判决比较结果来控制sig的值。

采用上述实施例所述排线控制系统，工字轮内缘两侧的排线较为平整，测试结果表明：整个收线轮柱面整版厚度差及表面粗糙度都较小。可见这种排线方法能显著提高排线效果。

Claims (2)

1、一种基于伺服电机的排线控制系统，包括连接在收线工字轮上的收线电机，其特征在于，还包括连接在排线滑轮上的排线电机，且所述收线电机、排线电机分别连接有测速传感器，所述测速传感器分别接入收线电机驱动器和排线电机驱动器，上述驱动器均通过现场总线与运动控制器双向连接。

2、根据权利要求1所述基于伺服电机的排线控制系统，其特征在于，所述收线电机连接的测速传感器为增量型光电编码器，排线电机连接的测速传感器为绝对值光电编码器。

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