專利名稱：一種伺服曲柄壓力機(jī)的壓力控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓力機(jī)床的壓力控制，屬于金屬?zèng)_壓壓力控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種 伺服曲柄壓力機(jī)的壓力控制方法。
背景技術(shù)：
壓力加工是利用分別安裝在滑塊和工作臺的模具，在滑塊直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)作用的沖 壓下，使毛坯材料產(chǎn)生塑性變形或分離而無切屑的加工方法。加工壓力過大可能導(dǎo)致，加工 的產(chǎn)品不合格，加工工件，甚至磨具被直接破壞；當(dāng)機(jī)械發(fā)生故障導(dǎo)致滑塊不能運(yùn)動(dòng)或操作 失誤時(shí)，如無壓力控制，可能因?yàn)閴毫^大而破壞機(jī)械設(shè)備，產(chǎn)生壓力加工安全問題。因此， 對壓力機(jī)進(jìn)行壓力控制是十分必要的。現(xiàn)有的伺服壓力機(jī)的壓力控制模式是由壓力監(jiān)測模 塊噸位儀或?qū)Ｓ玫膲毫y量設(shè)備來測量加工壓力，加工壓力以數(shù)字或模擬量方式反饋給數(shù) 控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)反饋的加工壓力調(diào)節(jié)滑塊的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)減小或增加加工壓力。這種 加工壓力控制模式在實(shí)際使用中存在以下問題(1)噸位儀或?qū)Ｓ玫膲毫y量設(shè)備價(jià)格昂貴，在設(shè)備的成本中占的比重較大，企業(yè) 為了節(jié)約成本，在很多應(yīng)用場合下不啟用系統(tǒng)的壓力控制模塊。(2)噸位儀的安裝條件比較苛刻，安裝不當(dāng)，達(dá)不到理想的控制效果。(3)占用控制系統(tǒng)的使用空間，使得控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，現(xiàn)場的連線也復(fù)雜。(4)增加了設(shè)備的維護(hù)和維修成本。參考文獻(xiàn)1 壓力機(jī)床的加壓力自動(dòng)控制方法及其裝置，專利號CN92115170. 5

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是現(xiàn)有技術(shù)對壓力加工中的壓力控制需要專用的壓力監(jiān)測 設(shè)備，監(jiān)測設(shè)備成本高昂，維護(hù)成本高，使壓力加工的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制效果不理想。本發(fā)明的技術(shù)方案為、一種伺服曲柄壓力機(jī)的壓力控制方法，伺服曲柄壓力機(jī) 包括運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)，根據(jù)伺服曲柄壓力機(jī)曲柄所處的不同轉(zhuǎn)動(dòng)角度，以及 工藝要求設(shè)定的加工壓力，給定伺服曲柄壓力機(jī)不同的最大電機(jī)轉(zhuǎn)矩，通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn) 矩來控制曲柄連桿傳遞的加工運(yùn)動(dòng)方向的動(dòng)力，控制伺服曲柄壓力機(jī)的加工壓力；其中，運(yùn) 動(dòng)控制器動(dòng)態(tài)地計(jì)算電機(jī)系統(tǒng)慣量和電機(jī)軸上的阻力矩對于電機(jī)系統(tǒng)慣量的計(jì)算，利用 伺服驅(qū)動(dòng)器提供的自動(dòng)慣量識別模塊來對曲柄在不同的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行系統(tǒng)慣量識別并保 存；電機(jī)軸上的阻力矩由運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)曲柄和滑塊的位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)地計(jì)算，運(yùn)動(dòng)控制器 根據(jù)加工運(yùn)動(dòng)曲線求得的曲柄和滑塊的當(dāng)前位置、運(yùn)動(dòng)速度和加速度，計(jì)算出當(dāng)前對曲柄 的位置給定和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩給定，運(yùn)動(dòng)控制器通過速度/轉(zhuǎn)矩模式將位置給定和轉(zhuǎn)矩給定以 模擬量或總線的方式發(fā)送至伺服驅(qū)動(dòng)器，利用伺服驅(qū)動(dòng)器提供的速度/轉(zhuǎn)矩控制模式，實(shí) 現(xiàn)對電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對加工壓力的控制。本發(fā)明包括以下步驟1)由自動(dòng)慣量識別模塊測定電機(jī)系統(tǒng)在曲柄不同角度下的系統(tǒng)慣量機(jī)床空載，設(shè)置曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的步距角，每走一個(gè)步距角進(jìn)行一次慣量測量，并保存此時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度 和測量的系統(tǒng)慣量；2)伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)置成速度/轉(zhuǎn)矩控制模式；3)設(shè)置伺服曲柄壓力機(jī)的最大加工壓力；4)機(jī)床帶載做加工運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)控制器在每個(gè)控制周期根據(jù)最大加工壓力和曲柄所 處的旋轉(zhuǎn)角度，計(jì)算一次加工壓力分解到曲柄上的作用轉(zhuǎn)矩；5)電機(jī)產(chǎn)生的有用電機(jī)轉(zhuǎn)矩T表示為
權(quán)利要求
1.一種伺服曲柄壓力機(jī)的壓力控制方法，伺服曲柄壓力機(jī)包括運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng) 器和電機(jī)，其特征是根據(jù)伺服曲柄壓力機(jī)曲柄所處的不同轉(zhuǎn)動(dòng)角度，以及工藝要求設(shè)定的 加工壓力，給定伺服曲柄壓力機(jī)不同的最大電機(jī)轉(zhuǎn)矩，通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩來控制曲柄連 桿傳遞的加工運(yùn)動(dòng)方向的動(dòng)力，控制伺服曲柄壓力機(jī)的加工壓力；其中，運(yùn)動(dòng)控制器動(dòng)態(tài)地 計(jì)算電機(jī)系統(tǒng)慣量和電機(jī)軸上的阻力矩對于電機(jī)系統(tǒng)慣量的計(jì)算，利用伺服驅(qū)動(dòng)器提供 的自動(dòng)慣量識別模塊來對曲柄在不同的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行系統(tǒng)慣量識別并保存；電機(jī)軸上的阻 力矩由運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)曲柄和滑塊的位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)地計(jì)算，運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)用戶輸入的加 工運(yùn)動(dòng)曲線求得的曲柄和滑塊的當(dāng)前位置、運(yùn)動(dòng)速度和加速度，計(jì)算出當(dāng)前對曲柄的位置 給定和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩給定，運(yùn)動(dòng)控制器通過速度/轉(zhuǎn)矩模式將位置給定和轉(zhuǎn)矩給定以模擬量 或總線的方式發(fā)送至伺服驅(qū)動(dòng)器，利用伺服驅(qū)動(dòng)器提供的速度/轉(zhuǎn)矩控制模式，實(shí)現(xiàn)對電 機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對加工壓力的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種伺服曲柄壓力機(jī)的壓力控制方法，其特征是包括以下步驟1)由自動(dòng)慣量識別模塊測定電機(jī)系統(tǒng)在曲柄不同角度下的系統(tǒng)慣量機(jī)床空載，設(shè)置 曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的步距角，每走一個(gè)步距角進(jìn)行一次慣量測量，并保存此時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和測 量的系統(tǒng)慣量；2)伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)置成速度/轉(zhuǎn)矩控制模式；3)設(shè)置伺服曲柄壓力機(jī)的最大加工壓力；4)機(jī)床帶載做加工運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)控制器在每個(gè)控制周期根據(jù)最大加工壓力和曲柄所處的 旋轉(zhuǎn)角度，計(jì)算一次加工壓力分解到曲柄上的作用轉(zhuǎn)矩；5)電機(jī)產(chǎn)生的有用電機(jī)轉(zhuǎn)矩T表示為
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種伺服曲柄壓力機(jī)的壓力控制方法，其特征是自動(dòng)慣 量識別模塊慣量辨識的方法為將負(fù)載慣量與電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量看做一個(gè)整體慣量，伺服系 統(tǒng)進(jìn)行線性加減速運(yùn)動(dòng)，得出此段時(shí)間內(nèi)的系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩和電機(jī)平均轉(zhuǎn)速，由系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn) 矩得到伺服系統(tǒng)平均轉(zhuǎn)矩，再根據(jù)電機(jī)平均轉(zhuǎn)速、伺服系統(tǒng)平均轉(zhuǎn)矩和系統(tǒng)加減速運(yùn)行的總時(shí)間，得到所述電機(jī)系統(tǒng)慣量的值，具體實(shí)現(xiàn)步驟為1)系統(tǒng)伺服使能，設(shè)定加、減速過程時(shí)間，加、減速兩個(gè)時(shí)間相等；2)設(shè)定電機(jī)加速的最高速度及電機(jī)加速過程中的最高速度；3)設(shè)定加減速循環(huán)次數(shù)；4)開始進(jìn)行系統(tǒng)慣量辨識，電機(jī)以一次加速時(shí)間常數(shù)進(jìn)行線性加速運(yùn)行，設(shè)定的加速 時(shí)間后到達(dá)設(shè)定的最高速度；5)以一次減速時(shí)間常數(shù)進(jìn)行線性減速運(yùn)行，設(shè)定時(shí)間到達(dá)后電機(jī)速度減為0轉(zhuǎn)/分；6)在線性加、減運(yùn)行過程中，每隔設(shè)定時(shí)間的單位時(shí)間進(jìn)行一次輸出電流的檢測，并且 把此電流存儲到電流寄存器中；7)判斷加減速運(yùn)動(dòng)次數(shù)，如果循環(huán)沒有達(dá)到設(shè)定的次數(shù)，則進(jìn)入流程4)，如果循環(huán)次 數(shù)達(dá)到，則進(jìn)入流程8)；8)根據(jù)電流寄存器的數(shù)據(jù)得到在設(shè)定的循環(huán)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)器輸出到電機(jī)的總電流；9)根據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出總電流與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系得到系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩 系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩=輸出電流X力矩系數(shù)力矩系數(shù)可由查表得出；10)根據(jù)流程9)得到的系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩和系統(tǒng)運(yùn)行總時(shí)間，得到伺服系統(tǒng)平均轉(zhuǎn)矩；11)根據(jù)設(shè)定的加速時(shí)間和速度，得到系統(tǒng)運(yùn)行過程中的平均轉(zhuǎn)速；12)將負(fù)載慣量與電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量看做一個(gè)整體慣量，根據(jù)電機(jī)平均轉(zhuǎn)速、伺服系統(tǒng)平 均轉(zhuǎn)矩和系統(tǒng)進(jìn)行加減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，得到整體慣量的值，即為電機(jī)系統(tǒng)慣量
全文摘要
一種伺服曲柄壓力機(jī)的壓力控制方法，根據(jù)伺服曲柄壓力機(jī)曲柄所處的不同轉(zhuǎn)動(dòng)角度，以及工藝要求設(shè)定的加工壓力，給定伺服曲柄壓力機(jī)不同的最大電機(jī)轉(zhuǎn)矩，通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩來控制曲柄連桿傳遞的加工運(yùn)動(dòng)方向的動(dòng)力，控制伺服曲柄壓力機(jī)的加工壓力。本發(fā)明通過直接控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩來實(shí)現(xiàn)加工壓力的控制，不須要外接專用的壓力監(jiān)測設(shè)備，大大簡化了系統(tǒng)的硬件配置，降低了設(shè)備的成本，操作簡單、方便，易于維護(hù)，且加工壓力控制精度達(dá)到±1％。
文檔編號B30B15/14GK102107544SQ20101059838
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者張得禮, 韓邦海 申請人:南京埃斯頓數(shù)字技術(shù)有限公司, 南京埃斯頓自動(dòng)控制技術(shù)有限公司