本发明专利技术涉及伺服刀架控制器及其旋转参考点的捕捉方法，该控制器包括与伺服电机连接的主回路板，以及与上位机连接的控制板，主回路板与控制板之间通过主回路板接口电路连接；主回路板向控制板输出工作电压；主回路板对伺服电机的电流进行采样，并把电流采样信号上传给控制板；控制板采集电机编码器的信号，并根据上位机的指令、电机编码器所反馈的信号和主回路板所上传的电流采样信号，向主回路板输出PWM驱动信号，控制伺服电机旋转。使伺服刀架省去了PLC或者单片机的部分，节约成本并提高了可靠性；也免去了安装调试接近开关与感应头的麻烦。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及伺服控制领域，特别涉及伺服刀架控制器及其旋转参考点的捕捉方法。
技术介绍
伺服刀架即用伺服驱动器拖动伺服电机去带动刀架，与传统液压刀架相比，它有转速高、定位准、价格便宜的优势。国内伺服刀架的概念是近几年才提出来，所以市场上的成熟产品并不多。国外有几家驱动器技术成熟的厂家有专门针对伺服刀架开发的产品，例如意大利的Baruffaldi、日本的三菱等。国内开发应用的产品基本都是以国外普通伺服驱动器为主体，在驱动器外部加一个PLC(可编程控制器)或单片机，是一种包含了上位机、 PLC和驱动器的控制结构，PLC与上位机通过I/O 口通讯获得目标刀位数，PLC再把刀位数转换成给驱动器的指令脉冲数来实现伺服刀架驱动器的功能。现有的伺服刀架主要分三种工作模式(1)回零模式，当系统第一次上电时，必须进行回零模式操作，以找到刀架上的第一工位。回零模式时，在刀盘的底座上安装一个接近开关，在旋转的刀盘上安装一个感应头，刀盘旋转一圈，感应头经过接近开关一次，每当感应头经过接近开关时，零点信号电路导通，驱动器根据此信号确定第一工位的位置。(2)自动模式，刀架根据上位机的指令，运行到不同的工位，以便进行工件加工。自动模式时，驱动器通过与上位机连接的I/O信号，接收目标刀位，计算目标刀位与当前刀位的差值，通过上述差值与每工位的脉冲数的乘积，计算出需要运行的总脉冲数，并变换成周期指令运行，再通过软件内部的指令平滑处理，就可以快速平稳的到达目标工位。(3)手动模式，在手动模式下按住换刀按钮，刀架就一直旋转，松开按钮后，刀架运行到最近的工位停止。手动模式主要是加工前调试用。手动模式时，根据上位机下发的使能信号来运行停止，有使能信号则驱动器内部自动发送一个工位的脉冲，发送完成则判断是否还有使能信号，有则继续发送一个工位的脉冲，直到使能信号取消。现有的伺服刀架所存在的缺点是(1)由于需要根据感应头的信号来确定第一工位需要调节零点补偿参数，且要多次调节才能补偿到位；使用中如果感应头发生松动，则紧固感应头后，需要再次调整零点补偿参数。因此，现有伺服刀架需要安装接近开关与感应头，安装调试麻烦。( 驱动器不能根据工作状况的变化自动调节控制参数，从而在伺服刀架的自动运行中，驱动器的参数保持不变，当刀架中液体的流量与压力发生一定范围的变化时，会对刀盘的运行到位时间产生影响。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供伺服刀架控制器，使伺服刀架省去了 PLC或者单片机的部分，节约成本并提高了可靠性；也免去了安装调试接近开关与感应头的麻烦。本专利技术的另一目的是提供伺服刀架控制器的旋转参考点的捕捉方法。本专利技术的首要目的通过下述技术方案实现伺服刀架控制器，其特在在于，包括与伺服电机连接的主回路板，以及与上位机连接的控制板，主回路板与控制板之间通过主回路板接口电路连接；主回路板向控制板输出工作电压；主回路板对伺服电机的电流进行采样，并把电流采样信号上传给控制板；控制板采集电机编码器的信号，并根据上位机的指令、电机编码器所反馈的信号和主回路板所上传的电流采样信号，向主回路板输出PWM驱动信号，控制伺服电机旋转。所述控制板包括DSP中央控制平台、FPGA电路、通用输入输出接口电路、电机编码器反馈接口电路和PWM驱动电路；FPGA电路分别与通用输入输出接口电路、电机编码器反馈接口电路及DSP中央控制平台连接；DSP中央控制平台分别与FPGA电路、PWM驱动电路连接；PWM驱动电路与主回路板接口电路连接；通用输入输出接口电路与上位机连接。所述电机编码器反馈接口电路包括增量式编码器反馈接口电路和绝对式编码器反馈接口电路；增量式编码器反馈接口电路连接在FPGA电路与电机的增量式编码器之间， 绝对式编码器反馈接口电路连接在FPGA电路与电机的绝对式编码器之间。所述电机编码器反馈接口电路包括相连接的码盘差分信号接收电路和差分信号检测电路，其中码盘差分信号接收电路与电机编码器连接，差分信号检测电路与FPGA电路连接。所述主回路板包括主回路、开关电源、直流母线监测/保护电路、IGBT/IPM功率模块以及IPM驱动/警报接口电路，主回路分别与直流母线监测/保护电路、IGBT/IPM功率模块连接，开关电源分别与直流母线监测/保护电路、IGBT/IPM功率模块连接，IPM驱动/ 警报接口电路与IGBT/IPM功率模块连接；主回路对三相交流电压进行整流、滤波处理。本专利技术的另一目的通过下述技术方案实现伺服刀架控制器的旋转参考点的捕捉方法，包括以下步骤Si、选择零点开关回零模式，上位机向控制板输入零点开关回零模式信号；S2、控制板收到零点开关回零模式信号后，发送刀架松开信号；S3、控制板检测刀盘是否松开到位；S4、刀盘松开到位以后，控制板控制伺服电机以设定的第一速度旋转；S5、控制板周期检测刀盘是否碰到零点开关，待刀盘碰到零点开关后，控制板控制伺服电机切换到设定的第二速度旋转；S6、控制板周期检测刀盘是否离开零点开关，若刀盘没离开零点开关，伺服电机继续以设定的第二速度旋转；若刀盘离开零点开关，控制板控制伺服电机运行所预设的零点补偿距离；S7、伺服电机运行完零点补偿距离后，控制板发送刀架锁紧信号；S8、控制板收到刀架锁紧到位信号以后，则回零结束。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果1、采用了编码器的记忆功能，支持两种回零模式，尤其是支持参数设置式回零。现有技术主要采用零点开关式回零，需要在刀盘后面安装零点开关，并且每次上电必须首先执行让刀盘旋转一周的回零操作；本专利技术由于采用参数设置回零方式，只要控制板保存编码器在第一工位的值，以后每次上电都不用执行刀盘旋转回零的操作，根据编码器的旋转距离自动计算出当前的工位，免去了安装调试接近开关与感应头的麻烦。2、支持自动调谐功能，能根据电机的电流与速度的变化，自动调整控制板的增益类控制参数，保持控制板的控制性能，保证在压力与流量变化时，刀盘的运行到位时间的一致性。由于使用了自动调谐功能，当刀架中液体的流量与压力发生一定范围的变化时，不会对刀盘的运行到位时间产生影响。3、本专利技术伺服刀架控制器是专门为驱动伺服刀架而设计的驱动器，它能够根据上位机的换刀要求驱动刀架伺服电机，以达到控制伺服刀架进行手动换刀、自动换刀、刀架回零等动作，并可以进行当前刀位码反馈、换刀故障报警输出，极大的提高了数控机床刀架控制的效率。本专利技术使伺服刀架采用上位机与驱动器相结合的模式成为可能，相比于现有伺服刀架省去了 PLC或者单片机的部分，节约成本并提高了可靠性。附图说明图1是本专利技术控制板的电原理框图；图2是主回路板的原理框图；图3是主回路板的电路图；图4是刀架回零流程示意图。具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例如图1所示，本专利技术包括相连接的主回路板和控制板，主回路板与控制板之间通过主回路板接口电路连接，主回路板还与伺服电机连接，控制板还与上位机连接。主回路板向控制板输出工作电压；主回路板对伺服电机的电流进行采样，并把电流采样信号上传给控制板；控制板采集电机编码器的信号，并根据上位机的指令、电机编码器所反馈的信号和主回路板所上传的电流采样信号，向主回路板输出PWM驱动信号，控制伺服电机旋本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．伺服刀架控制器，其特征在于，包括与伺服电机连接的主回路板，以及与上位机连接的控制板，主回路板与控制板之间通过主回路板接口电路连接；主回路板向控制板输出工作电压；主回路板对伺服电机的电流进行采样，并把电流采样信号上传给控制板；控制板采集电机编码器的信号，并根据上位机的指令、电机编码器所反馈的信号和主回路板所上传的电流采样信号，向主回路板输出ＰＷＭ驱动信号，控制伺服电机旋转。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨红敏，曾庆明，曹章平，黄扬根，李丁上，黎力行，陈江涛，
申请(专利权)人：广州数控设备有限公司，
类型：发明
国别省市：81
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