剪折机床智能定位的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种剪折机床智能定位的方法。
【背景技术】
[0002] 剪折机床的后挡料通过电机传动实现位置的快速定位，用于控制所加工板材的送 料长度，目前后挡料的传动采用异步电机的方式仍然受中小客户所青睐。异步电机定位多 采用惯性定位控制实现，控制精度存在不稳定性，而且定位效率低。
[0003] -直以来，对数控机床提高定位精度和工作效率稍有研究，常以提高定位精度为 主，而忽略的定位效率。如：申请号为200510024624.8，发明名称"基于滑行距离的'三点式' 位置控制方法"的专利，是针对三相异步电机控制，计算滑行距离；而且滑行距离计算要求 电机转速必须达到匀速状态，方可保证定位精度；申请号为201210538804.8，发明名称"一 种剪板机或折弯机后挡料的定位方法"的专利，是针对三相异步电机控制，通过有限次惯量 逼近到达目标位置的方法，多次计算补偿并转换为持续控制时间。
[0004] 上述两种方法均采用了多次定位，通过滑行距离或者惯性逼近进行补偿到达目标 位置的方法，提高了定位精度的同时，消耗了时间作为代价。
【发明内容】
[0005] 本发明需要解决的技术问题是针对现有机床应用，提供一种剪折机床智能定位的 方法;可在不使用变频器或者其他调速装置的情况下，提高剪折机床后挡料的定位精度和 定位效率，减少人工参与，提高机械机床的智能化、数控化。
[0006] 为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
[0007] -种剪折机床智能定位的方法，剪折机中设置有驱动电机和用于控制驱动电机的 运动控制单元，驱动电机的输出轴连接用于驱动后挡料做前后直线往复运动的丝杆，还包 括位置检测单元，所述的位置检测单元用于检测后挡料的实时位置并反馈至运动控制单 元，所述的后挡料的定位方法包括如下步骤：
[0008] (1):参数设定，由η个断点将丝杆上后挡料限位范围分成n+1段，设第i个断点处丝 杆的摩擦系数为匕、停止惯量为 ￡l，其中η是大于1的整数，i是介于0和η之间的整数，在运动 控制单元中输入丝杆的长度、后挡料限位范围、各段丝杆的摩擦系数匕和后挡料实际停止 位置与最优停止位置X之间的到位允许误差σ，停止惯量为^取默认值；
[0009] (2):计算各断点区间的区间停止惯量δ(Χι)，运动控制单元根据输入的丝杆分段 计算各断点区间的区间停止惯量S (Xl )，计算方式是
[0010]
[0011] 其中C0是
[0012] 默认的摩擦系数；
[0013 ]由此解析出各个目标位置的区间停止惯量
[0014] (δι,δ2, ··· ,δη) =c〇(ci,C2, ··· ,cn)[Diag(ei, ε2, ···, εη)]
[0015] 并储存计算出的δ (Xi);
[0016] (3):设定最优停止位置，运动控制单元自动识别最优停止位置所在的丝杆断点 区间以及该断点区间的区间停止惯量S (Xl);
[0017] (3.1)运动控制单元计算定位到达预期的目标位置区域[X厂0，&+0]的停止位置， 运动控制单元输出电机控制信号为 Xj±S(Xl)，驱动电机带动丝杆驱动后挡料向最优停止位 置xj运动至距离为S(xi)时停止；
[0018] (3.2)位置检测单元检测后挡料的实际停止位置并将后挡料的实际位置反馈至运 动控制单元；
[0019] 如果后挡料的实际停止位置位于[Xj-0，Xj+0]区域内，位置检测单元输出到位信 号，定位结束；
[0020] 如果后挡料的实际停止位置位于[以-σ，^+σ]区域外，则重复步骤（3.1)和步骤 (3.2) ，直至到后挡料的实际停止位置位于[Xj-0，Xj+0]区域内，位置检测单元输出到位信 号，定位结束。
[0021] 本发明方法的剪板机或者折弯机控制系统，合理减少人工参与程度，采用完全自 动控制的方法，由于本发明不需要电机匀速转动，因此可在不使用变频器或者其他调速装 置的情况下，提高剪折机床后挡料的定位精度和定位效率，减少人工参与，提高了数控机械 机床的智能化、数控化。与现有技术相比，本发明方法先计算出最优停止位置的区间停止惯 量，在后挡料距离最优停止位置的距离为该区间停止惯量时电机停止，后挡料在惯性的作 用下最多再运动的距离是该区间停止惯量，因此提高了一次定位成功率，减少了继电器的 开关次数，减少了电机正反转切换的频次，保护了继电器的使用寿命，减少了维护成本。
[0022] 作为本发明的进一步改进，在步骤(3.2)中，
[0023]如果后挡料的实际停止位置尚未到达[幻-0士+0]区域，则重复步骤(3.1)和步骤 (3.2) ，直至到后挡料的实际停止位置位于[Xj-0，Xj+0]区域内，位置检测单元输出到位信 号，定位结束；
[0024]如果后挡料的实际停止位置超过[以-σ，Χ#σ]区域，则重复步骤（3.1)和步骤 (3.2) ，并且该过程中运动控制单元控制驱动电机驱动丝杆反转，直至到后挡料的实际停止 位置位于[q-σ，q+σ ]区域内，位置检测单元输出到位信号，定位结束。
[0025]本发明通过电机的正转与反转实现后挡料朝着电机方向或者远离电机的方向运 动。
[0026] 作为本发明的进一步改进，步骤(1)中还包括输入距离a，如果步骤(3.2)中后挡料 的实际停止位置位于[xr0，Xj+0]区域外并且与[矿 0，幻+0]区域的端点的距离小于a，则电 机驱动后挡料至距离[&-σ，&+ σ]区域大于a后再重复步骤(3.1)和步骤(3.2)。
[0027] 当后挡料的实际停止位置与[XnXj+0]区域位置较近时，电机转动就可能是的后 挡料超出[ Xj-0，Xj+0]区域并且超出的距离也很小，所以本发明采用单边定位的方式，先将 后挡料驱动到距离[幻-0，幻+0]区域较远的位置再定位。
[0028] 作为本发明的进一步改进，步骤（1)中还输入有最大重复次数，所述的最大重复次 数是步骤(3.2)中重复步骤(3.1)和步骤(3.2)的次数。
[0029] 作为本发明的更进一步改进，最大重复次数为3次。
[0030]本发明中限定最大重复次数，如果经过三次定位，后挡料定位精度仍不满足规定， 则需要对硬件进行检测，同时限定最大重复次数，减少定位的时间，通过多次实验证实，本 发明中一次定位成功率达到94 %，二次定位的成功率达到100 %。
[0031]综上所述，本发明的有益效果是：一次定位成功率高，继电器的使用寿命长，维护 成本低。
【附图说明】
[0032]图1是本发明中定位系统的框图。
[0033]图2是本发明中定位系统的结构示意框图。
[0034]图3是本发明的定位方法流程图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步的说明。
[0036]如图1和图2所示，剪折机中设置有驱动电机、位置检测单元和用于控制驱动电机 的运动控制单元，驱动电机的输出轴连接用于驱动后挡料做前后直线往复运动的丝杆，所 述的位置检测单元用于检测后挡料的实时位置并反馈至运动控制单元，所述的后挡料的定 位方法如图3所示，具体的步骤如下：
[0037] (1):参数设定，由η个断点将丝杆上后挡料限位范围分成η+1段并输入η的数值，设 第i个断点处丝杆的摩擦系数为G、停止惯量为￡l、数值a，其中η是大于1的整数，i是介于0和 η之间的整数，在运动控制单元中输入丝杆的长度、后挡料限位范围、各段丝杆的摩擦系数 G和后挡料实际停止位置与最优停止位置X之间的到位允许误差σ，停止惯量为ει取默认值；
[0038] (2):计算各断点区间的停止惯量δ(Χι)，运动控制单元根据手动输入的丝杆分段 计算各断点区间的区间停止惯量S (Xl )，计算方式是
[0039]
[0040] 其中CO是默认的摩擦系数；
[0041] 由此解析出各个目标位置的区间停止惯量
[0042] (δι,δ2, ··· ,δη) =co(ci,C2, ··· ,cn)[Diag(ei, ε2, ···, εη)]
[0043]并储存计算出的δ(Χ?);
[0044] (3):定位测试：以断点位置^为最优停止位置测试，运动控制单元自动识别最优 停止位置所在的丝杆断点区间以及该断点区间的区间停止惯量δ (Xl);
[0045] (3.1)运动控制单元输出电机控制信号为Xi ± δ(Χ?)，驱动电机带动丝杆驱动后挡 料向最优停止位置Xi运动至距离为δ Ui)时停止；
[0046] (3.2)位置检测单元检测后挡料的实际停止位置并将后挡料的实际位置反馈至运 动控制单元；
[0047]如果后挡料的实际停止位置位于[Χι-σ，Χι+σ]区域内，位置检测单元输出到位信 号，定位结束；
[0048]如果后挡料的实际停止位置位于[Χι-σ，Χι+σ]外，则重复步骤(3.1)和步骤(3.2)， 直至到后挡料的实际停止位置位于[Χι_σ，Χι+σ]区