一种基于开放数控系统的精密矫直机控制系统技术方案

本实用新型专利技术提出一种基于开放数控系统的精密矫直机控制系统，包括控制机构、矫直压头过弯施压执行机构、工件的夹持机构、跨距调整机构，控制机构通过线缆连接的工控机和运动控制卡，运动控制卡接收到工控机发出的信号指令，以脉冲方式发送到伺服控制单元，驱动伺服电机运动，从而带动执行机构运动，本实用新型专利技术结构简单，操作简便，能够提高轴杆及导轨类零件的矫直精度和效率，开发高精度、高效率、多功能、智能化的矫直机控制系统。

A Control System of Precision Straightening Machine Based on Open CNC System

The utility model proposes a control system of a precision straightener based on an open CNC system, which includes a control mechanism, an overbending pressure actuator of the straightening press head, a clamping mechanism of the workpiece, and a span adjustment mechanism. The control mechanism is connected by an industrial computer and a motion control card, which receives signals from the industrial computer and sends them to a servo control sheet in a pulse manner. The utility model has the advantages of simple structure and simple operation, can improve the straightening accuracy and efficiency of shaft rod and guide rail parts, and develops a high precision, high efficiency, multi-function and intelligent straightening machine control system.

【技术实现步骤摘要】
一种基于开放数控系统的精密矫直机控制系统
本技术属于矫直机自动控制的
，尤其涉及一种基于开放数控系统的精密矫直机控制系统。
技术介绍
目前国内大多数企业还是采用手动压力矫直或半自动矫直方式，其直线度及生产质量稳定性均难以保证。随着自动矫直技术的深入研究以及现代控制理论的发展，自动矫直设备也不断的朝着自动化，智能化的方向延伸。矫直理论与伺服驱动系统结合应用后，伺服系统能够快速、精确的完成矫直运动，完全避免了人工的经验操作，从而提高工作效率和矫直精度，保证了产品质量。所以在自动化精密矫直机的研究过程中，伺服驱动系统的设计尤为重要。伺服驱动系统是矫直机的执行系统，为了便于高效、精确、安全的完成矫直运动，设计一套精密矫直运动的交流伺服控制系统就显得至关重要。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种基于开放数控系统的精密矫直机控制系统，建立一套精准，便捷，模块化的交流伺服电机运动控制系统，高效的完成控制系统所发出的矫直运动指令。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于开放数控系统的精密矫直机控制系统，其特征在于，包括控制机构、矫直压头过弯施压执行机构、工件的夹持机构、跨距调整机构，所述控制机构通过线缆连接的工控机和运动控制卡；所述矫直压头过弯施压执行机构包括曲柄连杆、滑块和施压电机，矫直压头固设于所述滑块上，所述曲柄连杆分别连接矫直压头和滑块，所述施压电机输出轴与曲柄连杆相联；所述工件的夹持机构包括左、右夹头和夹持电机，所述左、右夹头两端分别设有丝杠，所述夹持电机与左、右夹头相联；所述跨距调整机构包括同步带轮传动装置和跨距调整电机，所述同步带轮传动装置分别与左、右夹头相联，所述跨距调整电机与同步带轮传动装置相联，带动左、右夹头移动。按上述方案，还包括第一光栅尺传感器、第二光栅尺传感器，所述第一、第二光栅尺传感器分别测量矫直压头行程和左、右夹头的间距，第一、第二光栅尺传感器均与所述运动控制卡相连。按上述方案，所述夹持电机中配置有编码器。按上述方案，所述施压电机、夹持电机和跨距调整电机均为伺服电机。本技术的有益效果是：一种基于开放数控系统的精密矫直机控制系统，该伺服控制系统搭建了以运动控制卡为控制核心的硬件平台，运动控制卡精确控制伺服电机的运行，满足精密矫直机的工作需求；运动控制卡具有较好的通信和接口协议，所有相关I/O信号，通用输入、通用输出信号都通过ICM连接模块传输到DMC运动控制卡进行运算处理，DMC型运动控制卡具有多种调试工具软件包用于编程，其编程指令为2字符指令，二次开发时可以在多种系统中直接调用通信驱动函数。附图说明图1为本技术一种实施例的精密矫直机结构简图。图2为本技术一种实施例的运动控制系统组成结构图。图3为本技术一种实施例的运动控制卡总体连接图。图4为本技术一种实施例的转矩控制方式伺服驱动器接线图。图5为本技术一种实施例的位置控制方式伺服驱动器接线图。具体实施方式为更好地理解本技术，下面结合附图和实施例对本技术进一步的描述。一种基于开放数控系统的精密矫直机控制系统，包括控制机构、矫直压头过弯施压执行机构、工件的夹持机构、跨距调整机构，所述控制机构通过线缆连接的工控机和运动控制卡；所述矫直压头过弯施压执行机构包括曲柄连杆、滑块和施压电机，矫直压头固设于所述滑块上，所述曲柄连杆分别连接矫直压头和滑块，所述施压电机输出轴与曲柄连杆相联；所述工件的夹持机构包括左、右夹头和夹持电机，所述左、右夹头两端分别设有丝杠，所述夹持电机与左、右夹头相联；所述跨距调整机构包括同步带轮传动装置和跨距调整电机，所述同步带轮传动装置分别与左、右夹头相联，所述跨距调整电机与同步带轮传动装置相联，带动左、右夹头移动。还包括第一光栅尺传感器、第二光栅尺传感器，所述第一、第二光栅尺传感器分别测量矫直压头行程和左、右夹头的间距，第一、第二光栅尺传感器均与所述运动控制卡相连。夹持电机中配置有编码器；施压电机、夹持电机和跨距调整电机均为伺服电机。左右夹头的主要作用为夹持工件，防止工件在矫直过程中发生移动或偏转。因此左右夹头的被控制量为力矩，故驱动左右夹头的伺服电机为转矩控制模式。当力矩达到预设值时，夹头夹紧工件，电机停止旋转。夹头夹紧电机有两个功能。第一，夹紧电机驱动夹头夹紧工件，在矫直时有夹具的作用，承受与矫直压头反向的力矩，避免工件随意晃动，引起矫直误差。其二，夹紧电机驱动夹头夹紧工件以后，随着跨距电机运动的调整，起到输送工件的作用。矫直主轴的主要作用为接收控制系统根据初始挠度计算得出的下压量，即矫直主轴运动的位移量，生成运动控制指令，下发给执行机构。因此矫直主轴的被控制量为位移值，故驱动矫直主轴的伺服电机采用位置控制模式。当伺服电机运动达到目标位置时，完成矫直。跨距调整轴的主要作用为接收控制系统根据理论计算得出的跨距数值，同步调整左、右夹头之间的距离，在完成工件进给的同时，实现跨距的调整。因此跨距调整轴的被控制量为位移值，故驱动跨距调整轴的伺服电机采用位置控制模式。在矫直过程中，为了提高矫直精度，位置控制模式采用闭环控制。在矫直主轴与跨距调整轴处均采用光栅尺位移传感器进行位移测量，将测量值转换成电流信号发送给控制系统进行处理。本技术实施例中，精密矫直机坐标定义(见图1)，矫直压头主轴进行纵向运动，定义为X轴；跨距调整轴横向运动，定义为Y轴；两个夹头夹持轴分别进行纵向运动，左夹头夹持轴定义为U轴，右夹头夹持轴定义为V轴。如图2-5所示，矫直压头主轴需要精确控制矫直压头的矫压行程，光栅尺实时监测压头行程，将信号反馈给运动控制卡；跨距调整轴需要精确控制两个夹头之间的跨距，光栅尺实时监测跨距并反馈给运动控制卡进行补偿，由此，两伺服电机选择全闭环控制，伺服控制系统选择位置模式。夹头夹持轴需要对工件提供稳定持续的夹持力，不需要精确控制位移，运动控制卡只监测伺服电机编码器反馈值。夹头夹持轴伺服电机选择半闭环控制，伺服控制系统选择转矩模式。位置控制方案设计的过程中，采用闭环控制模式。运动控制卡接收到工控机发出的信号指令，以脉冲方式发送到伺服控制单元，驱动伺服电机运动，从而带动执行机构运动。光栅尺位移传感器将执行机构的实际运动位移经测量转换成TTL信号返回到运动控制卡，与工控机发出的信号指令进行比较，将二者之间的差值再次重新生成运动指令信号，发送到伺服控制单元并驱动电机继续运动，最终达到指定位置。在力矩控制系统设计的过程中，采用半闭环控制模式。运动控制卡接收到工控机发出的指令信号，以电压方式发送给伺服控制单元，驱动伺服电机运动。伺服电机中配置的编码器将电机运动的位置值同样以信号的形式发送到运动控制卡。其中，所述运动控制卡的10BaseT接口通过RJ45网线与工控机的网线接口连接在一起，釆用TCP/IP协议实现运动控制卡与工控机之间的通信。伺服驱动器CN1端口为DB50针的端口，是指令输入信号和顺控输入输出信号端口，CN1端口连接ICM连接模块的JX-JW，伺服驱动器的CN2端口是编码器连接端口，与伺服电机上的编码器连接端口相连，精密矫直机选择两块ICM连接模块，分别插接在DMC运动控制卡上，两者通过DB96针端口连接并通信，一块连接四个伺服电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于开放数控系统的精密矫直机控制系统，其特征在于，包括控制机构、矫直压头过弯施压执行机构、工件的夹持机构、跨距调整机构，所述控制机构通过线缆连接的工控机和运动控制卡；所述矫直压头过弯施压执行机构包括曲柄连杆、滑块和施压电机，矫直压头固设于所述滑块上，所述曲柄连杆分别连接矫直压头和滑块，所述施压电机输出轴与曲柄连杆相联；所述工件的夹持机构包括左、右夹头和夹持电机，所述左、右夹头两端分别设有丝杠，所述夹持电机与左、右夹头相联；所述跨距调整机构包括同步带轮传动装置和跨距调整电机，所述同步带轮传动装置分别与左、右夹头相联，所述跨距调整电机与同步带轮传动装置相联，带动左、右夹头移动。

【技术特征摘要】
1.一种基于开放数控系统的精密矫直机控制系统，其特征在于，包括控制机构、矫直压头过弯施压执行机构、工件的夹持机构、跨距调整机构，所述控制机构通过线缆连接的工控机和运动控制卡；所述矫直压头过弯施压执行机构包括曲柄连杆、滑块和施压电机，矫直压头固设于所述滑块上，所述曲柄连杆分别连接矫直压头和滑块，所述施压电机输出轴与曲柄连杆相联；所述工件的夹持机构包括左、右夹头和夹持电机，所述左、右夹头两端分别设有丝杠，所述夹持电机与左、右夹头相联；所述跨距调整机构包括同步带轮传动装置和跨距调整电机，所述同步带轮传动装置分别与左、右夹头相联...

【专利技术属性】
技术研发人员：令智，卢红，王少军，段蒙，江文翻，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42