一种硬脆材料多线切方机用双电机力矩同步控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种硬脆材料多线切方机用双电机力矩同步控制系统，包括运动控制器，所述运动控制器通过总线控制多个伺服驱动器和电机；所述多个电机中包括两个主轴电机，两个主轴电机采用力矩模式进行控制；所述运动控制器通过现场总线实时获取力矩控制数据，并根据获取的力矩控制数据实现对两个主轴电机的控制。本发明专利技术能够提高双电机的同步性，解决了两个主辊电机的同步延时和震荡问题，同时节省了传输皮带，降低系统噪声。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机控制
，特别是涉及一种硬脆材料多线切方机用双电机力矩同步控制系统。
技术介绍
蓝宝石作为一种重要的技术晶体，可广泛应用在军事、航空、电子消费产品等领域。蓝宝石应用具有广阔的前景，尤其是在电子消费和LED基础应用领域。由于蓝宝石、碳化硅的莫氏硬度大于等于9，仅次于金刚石的硬度，是典型的硬脆材料，切割起来非常困难，为了解决这个切割难题，早期采用内圆外圆或者多刀的形式进行切割，但是其效率低且损耗大。后期，无论是切单(多)晶硅，还是切水晶的多线切割机都采用平面升降切割的方式，金属线和待切工件都是线接触，这会导致蓝宝石切割效率低下，甚至不能完成切割。本专利技术中涉及的多线切割机系统控制了一台摇摆电机带动摇摆连杆机构，带动工作台做正负10度的摇摆，多线切割时，切割线和工件的接触面积小，切削负载小，可以用来切割更大幅度的工件。目前的蓝宝石多线切割机，主轴部分都是采用一个电机带动两个主辊进行切割，两个主辊之间采用皮带进行传动。这样，机械噪音很大，同时皮带损耗很大，系统维护困难。市场上后来出现了两个电机分别带动两个主辊的结构，但是两个电机的同步控制困难，采用一个速度一个转矩的控制模式。在使用一个伺服驱动器带动一个电机做速度控制，另外一个伺服驱动器采用力矩控制时，其中速度控制的电机保证系统所要求的速度，力矩控制的电机输出一定的力矩来分担负载。这种模式的缺点是系统的稳定性不好，很容易发生震荡。在速度进行正反向切换的时候，力矩控制的电机如果控制不好，就成为了速度控制电机的负载，系统就会震荡，切割线很容易折断，因此需要更好的方法和系统来解决同步问题，此外，控制系统的信号采用脉冲和模拟量方式，其干扰一直是一个很难解决的问题，导致控制效果较差。现有技术CN 102904496 A公开了一种双电机同步控制系统，包括：两个电机串级控制部以及一同步控制器。其中，电机串级控制部，用于设定电机的参数信息以及控制模式，并根据参数信息以及控制模式驱动电机运转，根据控制模式输出电机的实际转速或者实际位置，同步控制器，用于接收电机的实际转速或者实际位置，并根据设定转速或设定位置
对电机的运动进行补偿，其采用的是两个速度控制模式，虽然通过对电机的运动进行补偿来提高两个电机的同步性，但是其仍然存在控制滞后的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种硬脆材料多线切方机用双电机力矩同步控制系统，提高双电机的同步性，解决了两个主辊电机的同步延时和震荡问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种硬脆材料多线切方机用双电机力矩同步控制系统，包括运动控制器，所述运动控制器通过总线控制多个伺服驱动器和电机；所述多个电机中包括两个主轴电机，两个主轴电机采用力矩模式进行控制；所述运动控制器包括力矩接收单元和主轴控制单元，所述力矩接收单元通过现场总线实时获取力矩控制数据，所述主轴控制单元根据获取的力矩控制数据实现对两个主轴电机的控制。所述运动控制器包括两个以太网口，其中一个以太网口通过Ethercat协议连接多个伺服驱动器和电机，另一个以太网口通过Modbus TCP协议连接人机界面。所述运动控制器还包括速度接收单元和速度控制单元，所述速度接收单元用于接收来自两个主轴电机编码器反馈的速度信号；所述速度控制单元根据收到的速度信号完成对两个主轴电机的速度闭环控制，使得两个主轴电机的线速度与切割线设定的线速度保持一致。所述主轴电机的编码器采用正余弦编码器。所述多个电机中还包括张力电机、收卷电机和放卷电机，所述运动控制器还包括转速接收单元、位置接收单元和收放卷控制单元，所述转速接收单元用于接收主轴电机的转速；所述位置接收单元用于接收张力电机编码器的反馈信号；所述收放卷控制单元根据收到的主轴电机的转速和张力电机编码器的反馈信号完成对收卷电机和放卷电机的控制。所述多个电机中还包括收排电机和放排电机，所述运动控制器还包括排线速度接收单元、换向判断单元、边界判断单元和收放排控制单元；所述排线速度接收单元用于接收收排电机和放排电机的线速度；所述换向判断单元用于判断接收到的线速度是否小于换向预设值；所述边界判断单元用于判断接收到的线速度是否为边界阈值；所述收放排控制单元在接收到的线速度小于换向预设值时控制收排电机和放排电机先加速再减速，在接收到的线速度为边界阈值时控制收排电机和放排电机先加速再减速。所述伺服驱动器和电机采用一体式结构。所述运动控制器通过差分方式进行数据传输。所述伺服驱动器预留直流母线供电接口，且与整流逆变单元相连。所述运动控制器集成第三方工具和路由器功能，通过运动控制器能够直接调试连接在运动控制器上的伺服驱动器的参数。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：1.本专利技术通过两主轴力矩同步控制双电机使得同步性更好，解决了两个主辊电机的同步延时和震荡问题，另外采用两个主轴同步取消传动皮带，避免了传动皮带的磨损和维护问题。2.本专利技术采用的运动控制器采样周期达到1KHZ，把伺服电机控制的惯量补偿完全放在了上位控制器中，而不是放在伺服驱动器内部，可以根据加速度，负载惯量，摩擦力的变化灵活的进行补偿，以达到良好的同步效果。3.电机的控制采用总线通讯的方式，突破了传统脉冲方式的最高脉冲频率对最高速度和最大精度的限制，在保证高精度的情况度下实现高速度，控制器与电机之间使用EtherCAT进行通讯，其布线更方便，维护成本更低，传输速度更快，一个控制周期控制在2ms以内，精度更高。控制系统可以轻松读取伺服驱动器中的所有参数，更加方便进行各种控制操作。4.张力电机的收放臂位置反馈采用系统自带的电机编码器，实时测量高度摆杆位置，系统对高度进行处理，使得整个控制过程更为方便，响应速度更快，性价比更高。5.运动控制器集成驱动器第三方工具，通过控制器能够直接调试连接在控制器上的伺服驱动器的参数，无需来回去切换驱动器的通讯线，即可实现驱动器参数的调整；控制器也可做为连接到驱动器的路由，可以不用接任何的调试线，用驱动器自带的软件进行调试，这种方式可以减少调试难度。6.驱动器电机一体化电机系统采用共直流母线技术和驱动器电机一体化技术，节省了电机和驱动器之间的连线，使整个系统更节能，布线更省，降低了干扰。7.远程IO采用总线方式进行扩展，也可以大大减少线缆的长度。附图说明图1是本专利技术的整体框图；图2是本专利技术中切割机系统示意图；图3是本专利技术中运动控制器的结构框图；图4是本专利技术中收排线速度控制流程图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术的实施方式涉及一种硬脆材料多线切方机用双电机力矩同步控制系统，包括运动控制器，所述运动控制器通过总线控制多个伺服驱动器和电机；所述多个电机中包括两个主轴电机，两个主轴电机采用力矩模式进行同步控制；所述运动控制器通过现场总线实时获取力矩控制数据，并根据获取的力矩控制数据实现对两个主轴电机的控制。如图1所示，采用运动控制器通过Ehtercat总线来控制多个伺服驱动器和电机，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬脆材料多线切方机用双电机力矩同步控制系统，包括运动控制器，其特征在于，所述运动控制器通过总线控制多个伺服驱动器和电机；所述多个电机中包括两个主轴电机，两个主轴电机采用力矩模式进行同步控制；所述运动控制器包括力矩接收单元和主轴控制单元，所述力矩接收单元通过现场总线实时获取力矩控制数据，所述主轴控制单元根据获取的力矩控制数据实现对两个主轴电机的控制。

【技术特征摘要】
1.一种硬脆材料多线切方机用双电机力矩同步控制系统，包括运动控制器，其特征在于，所述运动控制器通过总线控制多个伺服驱动器和电机；所述多个电机中包括两个主轴电机，两个主轴电机采用力矩模式进行同步控制；所述运动控制器包括力矩接收单元和主轴控制单元，所述力矩接收单元通过现场总线实时获取力矩控制数据，所述主轴控制单元根据获取的力矩控制数据实现对两个主轴电机的控制。2.根据权利要求1所述的硬脆材料多线切方机用双电机力矩同步控制系统，其特征在于，所述运动控制器包括两个以太网口，其中一个以太网口通过Ethercat协议连接多个伺服驱动器和电机，另一个以太网口通过Modbus TCP协议连接人机界面。3.根据权利要求1所述的硬脆材料多线切方机用双电机力矩同步控制系统，其特征在于，所述运动控制器还包括速度接收单元和速度控制单元，所述速度接收单元用于接收来自两个主轴电机编码器反馈的速度信号；所述速度控制单元根据收到的速度信号完成对两个主轴电机的速度闭环控制，使得两个主轴电机的线速度与切割线设定的线速度保持一致。4.根据权利要求3所述的硬脆材料多线切方机用双电机力矩同步控制系统，其特征在于，所述主轴电机编码器采用正余弦编码器。5.根据权利要求1所述的硬脆材料多线切方机用双电机力矩同步控制系统，其特征在于，所述多个电机中还包括张力电机、收卷电机和放卷电机，所述运动控制器还包括转速接收单元、位置接收单元和收放卷控制单元，所述转速接收单元用于接收主轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宗雨，贺东升，夏风，周浙天，杨合跃，杜佳成，
申请(专利权)人：武汉菲仕运动控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42