专利名称：随动托轮测量控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及钢料弯淬技术，具体地说是一种可用于钢料中频加热 弯制机床的随动托轮测量控制装置。
背景技术：
钢料弯淬机是目前国内机、电、液一体化数控加工机床。随动托轮作 为钢料支撑机构是该机床的重要组成部分。其控制的优劣直接影响到钢料 加工的质量。目前现有机床采用的是固定托轮作为钢料加热弯曲变形中的 前支撑轮，由于钢料在加热弯曲变形过程中，钢料的曲率处于一直变化过 程中，因此，固定托轮与钢料接触点的位置随着钢料曲率的变化而变化，
而用于加工的钢料多数都是T形钢料，因此只能采用钢料的球头部位与固 定托轮接触的方式，但这种支撑方式对钢料会产生一个扭矩，容易使钢料 螺旋变形，从而影响了钢料的加工精度。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种可消除托轮对钢料产生的扭矩，提供满 意的控制精度的随动托轮测量控制装置。 本实用新型的技术方案包括-
一机座，水平安装在机床床身上，并与钢料的进给方向垂直； 一变速齿轮箱，其输入轴通过键与伺服电机的轴相连； 一旋转副，由T形螺母和丝杠组成，其中T形螺母与滑盘固连、且套 接在丝杠的螺纹上；丝杠一端经铜制轴套与机座连接，另一端穿过铜制轴 套并与变速齿轮箱的齿轮键连接；用于将丝杠的旋转运动变为T形螺母的 直线运动；
一托轮底座，固定于滑盘之上；
一托轮，经托轮轴可旋转地安装在托轮底座上；
一滑盘，通过旋转副与机座相连接；一旋转编码器，安装在伺服电机尾部的同轴位置，用于测量随动托轮 的实际位置；
一计数模块，安装在工控计算机中，与旋转编码器相连； 一模拟量输出模块，安装在计算机中，将计算所得的托轮位移量的控 制信号转换成电压信号并送至伺服电机驱动器中。
工作原理由机床上的曲率测量装置(指内部安装有变送器的旋转编 码器)检测出正在加工的钢料的内圆半径，即曲率值，根据钢料的曲率值 计算出随动托轮位置给定值，与旋转编码器测得的当前位置反馈值进行比 较，比较后得到的偏差用于对随动托轮位移的控制。所述的计数模块插在
计算机内的扩展槽上，通过DB25接口与旋转编码器内部的变送器连接。 本实用新型具有如下优点-
1. 本实用新型采用计算机闭环控制、伺服驱动实现托轮的位移随动控 制，并采用与钢料腹板接触的方式，从而消除了托轮对钢料产生的扭矩， 并可提供满意的控制精度，为生产的顺利进行提供了可靠的保障，是一种 新的托轮工作方式的解决方案。
2. 本实用新型所述装置结构简单，测量使用方便，测量精度高(测量 误差dR-ilmm)。
3. 采用本实用新型能够实现托轮的快速随动控制。
图1为本实用新型装置结构示意图。
图2为本实用新型原理图。
图3为本实用新型计算程序流程图。
具体实施方式
下面结合以下实施例及附图详细说明本实用新型。
如图2所示，本实用新型利用已知的钢料内圆的半径R1，计算出钢料 中线所在的半径R值。然后计算出随动托轮的位移量给定值X给定。所述随 动托轮的位移量给定值X给定的计算公式为X给定-R-SQRT(R、L2)。再利用 已知的钢料二分之一弦长L值，即可计算出位移量的给定值X给定；由内置 在驱动电机的旋转编码器提供的计数信号，通过控制程序计算出位移量反 馈值X，，然后计算位移量误差e-X貌-X反馈；如图3所示，所述控制程序流程为首先初始化参数二分之一弦长
L=1000mm，旋转编码器每圈脉冲数m=1000，钢料宽度H=250mm，齿轮 减速比k4:25，丝杠螺距s二8mm ;然后读入钢料内圆半径Rl=3000mm(钢
料内圆半径值由装在该机床上的曲率检测传感器测得)，然后计算钢料中心 线半径值R=Rl+H/2=3125mm，由此计算出托轮的位移量给定值X给定= R-SQRT(R2-L2)=164.3;接着读入旋转编码器计数值CNT (计数模块上第1 通道的计数值);将旋转编码器计数值CNT转换成随动托轮中心点位移量X g=k*s*CNT/m;计算位移量误差e二X给定-X反馈；根据位移量误差e及数字 PID参数值计算控制量u并输出，控制量u经模拟量输出模块转换成-10v 10v 的电压信号并输出到伺服电机驱动器，伺服电机驱动器驱动伺服电机旋转 从而控制托轮移动。当托轮移动到给定位置时，X^与X，值相等，此时 误差为零，托轮停止移动。如继续测量则返回曲率半径测量值R1，否则结 束程序。
本实用新型装置，如图1所示，由托轮底座l、机座2，变速齿轮箱3、 伺服电机4、丝杠5、滑盘6， T形螺母7，托轮8、铜制轴套9、旋转编码 器，安装在工控计算机中的模拟量输出模块、安装在工控计算机中的计数 模块组成，其中机座2水平安装在机床床身上并与钢料的进给方向垂直， 滑盘6水平安装于机座2之上，T形螺母7则固定在滑盘6之上且套接在丝 杠5上，滑盘6将丝杠5的转动转换成水平移动，而托轮底座1则固定于 滑盘6之上、可随滑盘移动，托轮8安装在托轮底座1之上；丝杠5—端 经铜制轴套9与机座2连接，另一端穿过铜制轴套9并与变速齿轮箱3的 齿轮通过键进行连接，变速齿轮箱3的输入轴通过键与伺服电机4的输出 轴相连，在伺服电机4尾部同轴位置安装有旋转编码器，用于测量随动托 轮的实际位置。旋转编码器内部的变送器经DB25接口与计数模块相连。所 述计数模块具有加减计数功能，插在工控计算机ISA总线扩展插槽上。
由本实用新型结构看其工作过程
本随动托轮的控制目标是当钢料半径发生变化时，快速调整托轮的位 置，保证托轮的中心位置始终与钢料中心线保持一致，这样才能可靠的起 到支撑的作用，如果调整不及时，就可能出现钢料的球头部位与托轮碰撞 或钢料脱离托轮的支撑，从而影响钢料的半径及钢料的平整度。当钢料的内圆半径发生变化时，由装在该机床上的曲率检测传感器检 测到钢料内圆的半径值，由计算机程序计算出托轮的位置值，作为随动托 轮的位置给定值，由装在伺服电机轴上的旋转编码器检测托轮的当前位置， 并将托轮的当前位置送至计算机内的计数模块，作为托轮位置的反馈值， 由反馈值减去给定值的差作为误差，采用数字PID控制器计算出所需的控 制量U,并由安装在计算机中的模拟量输出模块输出控制量U到伺服电机驱 动器，由伺服电机驱动器驱动伺服电机，伺服电机带动丝杠旋转，丝杠的
旋转运动转换成T形螺母7及托轮底座的直线运动，于是托轮底座带动托 轮作直线运动，当托轮到达给定的位置时，托轮位置的反馈值与托轮位置 给定值相等，这时位置闭环系统的误差为零，托轮停止。这样，每次钢料 半径值发生变化时，都能快速的调整托轮的位置到钢料的中心线上。
本实用新型在计算机扩展槽加装计数模块来检测脉冲数，所述计数模 块采用PCL-833 (台湾研华公司)，它是3通道脉冲输入模块，并可进行加 /减计数，接口形式为DB25。旋转编码器与PCL-833卡的DB25 口相连， 旋转编码器接第1通道。
旋转编码器LEC-200-BM-G05D，长春第一光学仪器厂生产。
权利要求1.一种随动托轮测量控制装置，其特征在于包括一机座(2)，水平安装在机床床身上，并与钢料的进给方向垂直；一变速齿轮箱(3)，其输入轴通过键与伺服电机(4)的轴相连；一旋转副，由T形螺母(7)和丝杠(5)组成，其中T形螺母(7)与滑盘(6)固连、且套接在丝杠(5)的螺纹上；丝杠(5)一端经铜制轴套(9)与机座(2)连接，另一端穿过铜制轴套(9)并与变速齿轮箱(3)的齿轮键连接；用于将丝杠的旋转运动变为T形螺母的直线运动；一托轮底座(1)，固定于滑盘(6)之上；一托轮(8)，经托轮轴可旋转地安装在托轮底座(1)上；一滑盘(6)，通过旋转副与机座(2)相连接；一旋转编码器，安装在伺服电机(4)尾部的同轴位置，用于测量随动托轮的实际位置；一计数模块，安装在工控计算机中，与旋转编码器相连；一模拟量输出模块，安装在计算机中，将计算所得的托轮位移量的控制信号转换成电压信号并送至伺服电机驱动器中。
2. 按权利要求1所述随动托轮测量控制方法的专用装置，其特征在于 所述旋转编码器内部安装有变送器，用于将托轮的实际位置信号转换成TTL方波脉冲信号，变送器经DB25接口与计数模块相连。
3. 按权利要求2所述随动托轮测量控制方法的专用装置，其特征在于 所述计数模块为具有加减计数功能的计数模块。
专利摘要本实用新型公开一种随动托轮测量控制装置。包括水平安装在机床床身上并与钢料的进给方向垂直的机座，输入轴通过键与伺服电机的轴相连的变速齿轮箱；由T形螺母和丝杠组成的旋转副，其中T形螺母与滑盘固连，丝杠一端经铜制轴套与机座连接，另一端穿过铜制轴套并与变速齿轮箱的齿轮键连接，固定于滑盘上的托轮底座，经托轮轴可旋转地安装在托轮底座上的托轮，通过旋转副与机座相连接的滑盘，安装在伺服电机尾部的同轴位置并与计数模块相连的旋转编码器，及安装在计算机中的模拟量输出模块。采用本实用新型可消除托轮对钢料产生的扭矩，提供满意的控制精度，为生产的顺利进行提供了可靠的保障。
文档编号B21D7/00GK201127964SQ20072001632
公开日2008年10月8日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者吴景辉, 军 朱, 荣胜波 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所