连续送料高速冲压机构的控制系统和控制方法

摘要

本发明公开了一种连续送料高速冲压机构的控制系统和控制方法，包括测量轮、安装在测量轮上的编码器，中央控制器，伺服驱动器，过零检测传感器，伺服电机位置检测器；编码器连接中央控制器，过零检测传感器安装在连续送料高速冲压机构上并且连接中央控制器，伺服驱动器连接中央控制器并与伺服电机的驱动接口和位置检测接口连接。本发明能够控制连续送料高速冲压机构对物料进行同步跟踪冲压，无需在冲压操作时停止物料输送，大大提高了生产效率，减小劳动力和能耗，而且，机械结构更简单使机器的成本和安装要求降低，同时也降低了机器的生产成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种冲压机构的控制系统和控制方法。 

背景技术

现有的冲压机床都是采用间歇方式送料，冲压时停止送料，冲压结束后开始送料，送料装置的停止开启是通过离合器来完成，送料机构停止或开启时离合器需要响应时间，送料所以送料速度不能太快，这就限制了冲压机的工作效率。 

发明内容

本发明针对上述技术问题提供了一种能够连续送料的冲压机构的控制系统和控制方法。 

本发明采取的技术方案为： 

本发明所述的连续送料高速冲压机构，包括机架、电机、水平运动机构、冲压运动机构、运动控制机构；所述水平运动机构通过水平轴安装在机架上，能够沿着水平轴做往复运动；所述冲压运动机构安装在水平运动机构上，能够相对水平运动机构做垂直往复运动对工件进行冲压，并与水平运动机构一起做水平往复运动；所述的冲压运动机构上安装有运动控制机构同时控制冲压运动和水平运动， 运动控制机构连接电机。

所述的水平运动机构是冲压运动机构的安装架，在冲压工位对应处带有模具平台。所述的冲压运动机构包括垂直运动滑块、垂直运动导板、模具平台，垂直运动导板和模具平台安装在垂直运动滑块上，垂直运动滑块和垂直运动导板与水平运动机构滑动连接。所述的运动控制机构是曲轴连杆机构。 

上述连续送料高速冲压机构的控制系统：包括物料位置检测器，中央控制器，伺服驱动器，过零检测传感器，伺服电机位置检测器；编码器连接中央控制器，编码器和测量轮用来测量物料的位置和速度；过零检测传感器安装在连续送料高速冲压机构上并且连接中央控制器，用于确定机构的初始位置；伺服驱动器连接中央控制器，伺服电机和伺服电机位置检测器连接伺服驱动器。 

进一步的，所述的测量轮、安装在测量轮上的编码器。 

连续送料高速冲压机构的控制方法，包括控制步骤： 

（1）回零控制

当自动运行启动后，伺服电机按设定的回零频率运行，运行到回零位置时，零点传感器将位置信息传送到中央控制器，中央控制器对伺服电机驱动器发出停止指令，伺服电机停止运行。

（2）起始段控制 

物料在输送装置上匀速运动，测量轮和编码器测量物料的位置和速度信息，中央控制器根据物料的位置和速度信息控制伺服电机使连续送料高速冲压机构由静止状态启动并运行到同步起始点，达到与物料相同的线速度。

（3）同步段控制 

中央控制器根据物料的位置和速度信息控制伺服电机使连续送料高速冲压机构在同步起始点和同步结束点之间保持与物料相同的线速度运行，并完成冲压动作。

（4）回零段控制 

冲压动作完成后，中央控制器控制伺服电机使连续送料高速冲压机构从同步结束点减速运行至回零位置，在回零位置减速至停止运行；（5）循环重复进行步骤（2）至步骤（4），使连续送料高速冲压机构连续运行。

进一步的，连续送料高速冲压机构的控制方法还包括停留段控制，当物料太长，步骤（4）回零段控制完成后物料没有达到下一工作循环的初始位置，伺服电机在回零位置停留等待，直到下一工作循环的物料长度到来。 

进一步的，控制系统根据函数Y=a₁t³+b₁t²+c₁t+d₁或Y=a₁t²+b₁t+c₁进行步骤（2），其中t代表物料的水平位移，Y代表连续送料高速冲压机构的水平位移。 

进一步的，控制系统根据函数Y=kt进行步骤（3），在同步起始点上步骤（3）的曲线与步骤（2）的曲线相切，以达到平滑过渡的目的，避免电机在曲线转换时产生抖动。 

进一步的，控制系统根据函数Y=a₂t³+b₂t²+c₂t+d₂进行步骤四，在同步结束点上步骤（4）的曲线与步骤（3）相切，在回零位置步骤（4）的曲线与步骤（1）相切。 

上述控制段中所述的函数的系数由测量轮、传动机构的尺寸以及各个函数的相切关系等约束。物料的水平位移t通过计数器和测量轮得到，连续送料高速冲压机构的水平位移Y通过伺服电机的内部位置检测器及传动机构的尺寸得到。 

本发明能够控制连续送料高速冲压机构对物料进行同步跟踪冲压，无需在冲压操作时停止物料输送，大大提高了生产效率，减小劳动力和能耗，而且，机械结构更简单使机器的成本和安装要求降低，同时也降低了机器的生产成本。 

附图说明

附图1是本发明的连续送料高速冲压机构立体图； 

附图2是本发明的运动控制机构图；

附图3是本发明的连续送料高速冲压机构的控制系统示意图；

具体实施方式

如图1所示的连续送料高速冲压机构，包括机架1、电机2、水平运动机构3、冲压运动机构4、运动控制机构5；所述水平运动机构3通过两条水平轴6安装在机架上，能够沿着水平轴做往复运动；所述冲压运动机构4安装在水平运动机构3上，能够相对水平运动机构3做垂直往复运动对工件进行冲压，并与水平运动机构3一起做水平往复运动；所述的冲压运动机构4上安装有运动控制机构5同时控制冲压运动和水平运动， 运动控制机构5连接电机2。 

所述的水平运动机构3是冲压运动机构4的安装架，上面开有安装位3.1，在冲压工位对应处带有用于安装模具的模具平台3.2，水平运动机构3上安装有两个水平轴套6.1，水平光轴6安装在水平轴套6.1内。 

所述的冲压运动机构4与水平运动机构3滑动连接，包括垂直运动滑块4.1、对称安装在垂直运动滑块4.1两侧的两个垂直运动导板4.2、模具平台4.3，模具平台4.3安装在垂直运动滑块4.1中部，垂直运动滑块4.1安装在安装位3.1内。 

如图2所示，所述的运动控制机构5是曲轴连杆机构，包括连杆5.1、连杆5.4、轴承5.3和轴承5.5，连杆5.1和连杆5.4之间安装轴承5.3，连杆5.4末端有轴承5.5，轴承5.5外侧用于固定在垂直运动滑块4.1的安装孔内，连杆5.1上有轴孔5.2用于安装电机轴。 

如图3所示，连续送料高速冲压机构的控制系统包括测量轮E、安装在测量轮上的编码器D，中央控制器B，伺服驱动器A，过零检测传感器G，伺服电机H，人机界面C；编码器D连接中央控制器B，过零检测传感器G安装在连续送料高速冲压机构I上并且连接中央控制器B，伺服电机位置检测接口H₁和伺服电机驱动接口H₂连接伺服驱动器A，伺服驱动器A连接中央控制器B，人机界面C连接中央控器B。测量轮E与物料J相接触，并在物料J的摩擦下转动，与物料J保持相同线速度。 

如图3所示的连续送料高速冲压机构的控制系统的控制方法，包括控制步骤： 

（1）回零控制

当自动运行启动后，伺服电机H按设定的回零频率运行，通过运动控制机构5带动水平运动机构3和冲压运动机构4运行，运行到回零位置，零点传感器将位置信息传送到中央控制器，中央控制器B对伺服电机驱动器A发出停止指令，伺服电机H停止运行。

（2）起始段控制 

物料J在输送装置上匀速运动，测量轮E和编码器D测量物料的位移和速度信息，中央控制器B根据物料的位置和速度信息通过函数Y=a₁t³+b₁t²+c₁t+d₁确定伺服电机H转速使水平运动机构3和冲压运动机构4由静止状态启动并运行到同步起始点，达到与物料J相同的线速度。

（3）同步段控制 

中央控制器B根据物料的位置和速度信息通过函数Y=kt确定伺服电机H的转速使水平运动机构3和冲压运动机构4在同步起始点和同步结束点之间保持与物料J相同的线速度运行，并使冲压运动机构4下压完成冲压动作。

（4）回零段控制 

冲压动作完成后，中央控制器B通过函数Y=a₁t³+b₁t²+c₁t+d₁确定伺服电机H转速，控制伺服电机使水平运动机构3和冲压运动机构4从同步结束点减速运行至回零位置，在回零位置减速至停止运行，在回零位置时冲压运动机构4在竖直方向上也回到初始位置。

（5）停留段控制 

伺服电机停止运行并等待直到下一工作循环的物料长度到来。

（6）循环重复进行步骤（2）至步骤（5），使连续送料高速冲压机构连续运行。 

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，并不限制本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。