一种卡盘卡爪控制装置、方法及激光管材切割机制造方法及图纸

本发明专利技术涉及卡盘卡爪领域，具体公开一种卡盘卡爪控制装置、方法及激光管材切割机，通过在卡盘上设置卡爪位置传感器及位置采样电路实现卡盘卡爪的位置控制，设置电流采样电路采集电机驱动电路的输入电流，以检测电机的运行状态，实现卡盘卡爪的扭矩控制。本发明专利技术针对不同工况灵活设置不同的控制模式，以应对不同工况的管材加工过程并且能够实现卡盘卡爪夹持力矩的控制，在夹持管材不被损伤的同时，能够保证最大的上料效率及夹持质量，大幅提高卡盘卡爪夹持管材的成功率，且本装置成本低，调试简单易操作。简单易操作。简单易操作。

【技术实现步骤摘要】
一种卡盘卡爪控制装置、方法及激光管材切割机


[0001]本专利技术涉及卡盘卡爪领域，具体涉及一种卡盘卡爪控制装置、方法及激光管材切割机。

技术介绍

[0002]在管材加工领域，管材的形状、厚度、重量多种多样，加工工况复杂。现有的卡盘卡爪能提供电机扭矩控制，但扭矩控制模糊、反应迟缓，不能兼顾复杂多样的加工工况，在管材加工过程中易出现以下问题：在薄管夹持工况下，为避免夹持变形要求控制器输出力矩要小于管材的抗压力，输出力矩减小后由于夹持速度变慢进而效率较低；在重型管材夹持工况下，输出力矩不足会导致夹持不稳，输出力矩过大会导致卡爪变形，丢失夹持精度，或是损伤管材。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术提供一种卡盘卡爪控制装置、方法及激光管材切割机，以应对不同工况的管材加工过程。
[0004]第一方面，本专利技术的技术方案提供一种卡盘卡爪控制装置，包括控制器和卡盘，所述卡盘上设置有水平卡爪和垂直卡爪，水平卡爪由水平驱动电机驱动，垂直卡爪由垂直驱动电机驱动；还包括检测水平卡爪位置的水平位置传感器和检测垂直卡爪位置的垂直位置传感器；驱动水平驱动电机的第一驱动电路；驱动垂直驱动电机的第二驱动电路；采集第一驱动电路输入电流的第一电流采样电路；采集第二驱动电路输入电流的第二电流采样电路；与水平位置传感器对应的第一位置采样电路；以及与垂直位置传感器对应的第二位置采样电路；控制器的第一输出端通过第一驱动电路与水平驱动电机电连接，第二输出端通过第二驱动电路与垂直驱动电机电连接；控制器的第一输入端与第一电流采样电路电连接，第二输入端与第二电流采样电路电连接，第三输入端与第一位置采样电路电连接，第四输入端与第二位置采样电路电连接；在位置模式下，控制器根据第一位置采样电路和第二位置采样电路所采集位置信息控制水平驱动电机、垂直驱动电机的运行状态；在扭矩模式下，控制器根据第一位置采样电路和第二位置采样电路所采集位置信息，以及第一电流采样电路和第二电流采样电路所采集电流信息控制水平驱动电机、垂直驱动电机的运行状态。
[0005]进一步地，驱动电路包括设置在相应电机两个输入端的两个半桥驱动电路；其中驱动电路为第一驱动电路和第二驱动电路；半桥驱动电路包括半桥驱动芯片、自举电路和H桥电路；半桥驱动芯片的输入端与控制器通过光耦隔离电路电连接，输出端与H桥电路电连接；自举电路电连接在半桥驱动芯片的输入端；H桥电路还并联有续流电路。
[0006]进一步地，驱动电路还包括压敏电阻，压敏电阻与相应电机的输出口并联。
[0007]进一步地，H桥驱动电路采用额定电流不超过290A、瞬时脉冲电流不超过1120A的MOS管。
[0008]进一步地，H桥电路的MOS管先涂覆一层导热层，再涂覆一层绝缘层后贴附于铝基板上。
[0009]进一步地，电流采样电路包括电流采样芯片和滤波电路；电流采样芯片与H桥电路、相应电机串联；电流采样芯片的输出端与滤波电路连接，滤波电路的输出端与控制器连接；其中电流采样电路为第一电流采样电路和第二电流采样电路。
[0010]进一步地，位置采样电路包括相应位置传感器、滤波电路和模数转换芯片；位置传感器将检测位置信号传递至滤波电路进行滤波，再传递至模数转换芯片进行模数转换，进而将位置信号传递至控制器。
[0011]进一步地，控制器采用中位值平均滤波算法将接收的模数转换芯片的输入值进行滤波。
[0012]进一步地，控制器设置在卡盘上，控制器还电连接有无线通信芯片。
[0013]第二方面，本专利技术的技术方案提供一种卡盘卡爪控制方法，包括以下步骤：在上位机上设置相应指令，包括电机控制模式、第一预设值、目标位置、电流预设值和转速预设值；其中电机控制模式包括位置模式和扭矩模式，转速预设值低于全速；位置模式下，通过位置传感器实时检测卡爪位置并将位置信息发送至控制器，其中卡爪为水平卡爪或垂直卡爪；当卡爪距离目标位置大于第一预设值时，控制器控制相应电机全速运行；当卡爪距离目标位置小于等于第一预设值时，控制器控制相应电机低速运行，其中低速运行是指以转速预设值运行；当卡爪达到目标位置后，控制器控制相应驱动电机停止运行；扭矩模式下，当卡爪距离目标位置大于第一预设值时，控制器控制相应电机全速运行；当卡爪距离目标位置小于等于第一预设值时，控制器控制相应电机低速运行；在全速运行及低速运行时，控制器实时判断电流采样电路所采集电流信息，当所采集电流小于电流预设值时，控制器控制相应电机继续运行，当所采集电流达到电流预设值并持续预设时间后，控制器控制相应电机停止运行。
[0014]进一步地，控制器将PWM信号传输至电机的驱动电路，驱动电路根据所接收PWM信号控制电机运行；控制器通过调整PWM信号的占空比实现电机控制模式的调整。
[0015]第三方面，本专利技术的技术方案提供一种激光管材切割机，配置有上述任一项所述的卡盘卡爪控制装置。
[0016]本专利技术提供的一种卡盘卡爪控制装置、方法及激光管材切割机，通过在卡盘上设置卡爪位置传感器及位置采样电路实现卡盘卡爪的位置控制，设置电流采样电路采集电机驱动电路的输入电流，以检测电机的运行状态，实现卡盘卡爪的扭矩控制。基于卡盘卡爪的位置检测和电机驱动电路的输入电流检测实现位置模式和扭矩模式两种控制模式的灵活切换，针对不同工况灵活设置不同的控制模式，以应对不同工况的管材加工过程。同时，结合卡盘卡爪的位置控制，实现驱动电机运行状态的灵活调节，进而实现卡盘卡爪夹持力矩的控制，具体地在距离目标位置较远时全速运行，较近时转为低输出扭矩状态。本专利技术针对不同工况灵活设置不同的控制模式，以应对不同工况的管材加工过程并且能够实现卡盘卡
爪夹持力矩的控制，在夹持管材不被损伤的同时，能够保证最大的上料效率及夹持质量，大幅提高卡盘卡爪夹持管材的成功率，且本装置成本低，调试简单易操作。
附图说明
[0017]图1是本专利技术具体实施例一卡盘卡爪结构示意图。
[0018]图2是本专利技术具体实施例一电路原理结构示意框图。
[0019]图3是本专利技术具体实施例一第一驱动电路中半桥驱动电路示意图。
[0020]图4是本专利技术具体实施例二方法流程示意图。
[0021]图中，1
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水平卡爪，2
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水平驱动电机，3
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水平位置传感器。
具体实施方式
[0022]下面结合附图并通过具体实施例对本专利技术进行详细阐述，以下实施例是对本专利技术的解释，而本专利技术并不局限于以下实施方式。
[0023]实施例一如图1和2所示，本实施例提供一种卡盘卡爪控制装置，卡盘上设置有水平卡爪1和垂直卡爪（垂直卡爪在下方，图1中未示出），水平卡爪1由水平驱动电机2驱动，垂直卡爪由垂直驱动电机驱动。需要说明的是，两组水平卡爪1联动设置，可分别由一个水平驱动电机2驱动或共同由一个水平驱动电机2驱动均可，垂直卡爪同理。每个水平驱动电机2及垂直驱动电机均配置有下述的驱动电路等配置。
[0024]本实施例还包括控制器、检测水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卡盘卡爪控制装置，其特征在于，包括控制器和卡盘，所述卡盘上设置有水平卡爪和垂直卡爪，水平卡爪由水平驱动电机驱动，垂直卡爪由垂直驱动电机驱动；还包括检测水平卡爪位置的水平位置传感器和检测垂直卡爪位置的垂直位置传感器；驱动水平驱动电机的第一驱动电路；驱动垂直驱动电机的第二驱动电路；采集第一驱动电路输入电流的第一电流采样电路；采集第二驱动电路输入电流的第二电流采样电路；与水平位置传感器对应的第一位置采样电路；以及与垂直位置传感器对应的第二位置采样电路；控制器的第一输出端通过第一驱动电路与水平驱动电机电连接，第二输出端通过第二驱动电路与垂直驱动电机电连接；控制器的第一输入端与第一电流采样电路电连接，第二输入端与第二电流采样电路电连接，第三输入端与第一位置采样电路电连接，第四输入端与第二位置采样电路电连接；在位置模式下，控制器根据第一位置采样电路和第二位置采样电路所采集位置信息控制水平驱动电机、垂直驱动电机的运行状态；在扭矩模式下，控制器根据第一位置采样电路和第二位置采样电路所采集位置信息，以及第一电流采样电路和第二电流采样电路所采集电流信息控制水平驱动电机、垂直驱动电机的运行状态。2.根据权利要求1所述的卡盘卡爪控制装置，其特征在于，驱动电路包括设置在相应电机两个输入端的两个半桥驱动电路；其中驱动电路为第一驱动电路和第二驱动电路；半桥驱动电路包括半桥驱动芯片、自举电路和H桥电路；半桥驱动芯片的输入端与控制器通过光耦隔离电路电连接，输出端与H桥电路电连接；自举电路电连接在半桥驱动芯片的输入端；H桥电路还并联有续流电路。3.根据权利要求2所述的卡盘卡爪控制装置，其特征在于，驱动电路还包括压敏电阻，压敏电阻与相应电机的输出口并联。4.根据权利要求3所述的卡盘卡爪控制装置，其特征在于，H桥驱动电路采用额定电流不超过290A、瞬时脉冲电流不超过1120A的MOS管。5.根据权利要求4所述的卡盘卡爪控制装置，其特征在于，H桥电路的MOS管先涂覆一层导热层，再涂覆一层绝缘层后贴附于铝基板上。6.根据权利要求2
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5任一项所述的卡盘卡爪控制装置，其特征在于，电流采样电路包括电流采样芯片和滤波电路；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨绪广，武瀚，汪旭，董大哲，
申请(专利权)人：济南邦德激光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：