[發明專利]砂帶磨床恒力磨削控制系統中砂帶輪收放卷的控制方法

有效

• 申請號: 201610969204.5
• 申請日: 2016-10-28
• 公開（公告）號: CN108023511B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 孫宇;哈韜;陳猛;韓洋洋;王澤鵬;劉洋
• 申請（專利權）人: 沈陽高精數控智能技術股份有限公司
• 主分類號: H02P5/46
• 分類號: H02P5/46
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發明涉及砂帶磨床恒力磨削控制系統中砂帶輪收放卷的控制方法，包括以下步驟：將數控系統的轉速指令進行指令修調作為轉速參考值，與實際轉速做差得到偏差信號，經速度控制器和電流控制環路得到控制信號；同時將轉速指令、實際轉速進行力矩動態補償得到補償信號；將控制信號和補償信號疊加后控制電機。本發明通過指令修調功能實現收/放卷控制方式的自動切換；在放卷方式下，建立了一種新的力矩動態補償關系，進而實現在電機快速加速和減速階段砂帶不崩斷或跑帶。

技術領域

本發明涉及一種砂帶輪收/放卷的控制方法，應用在砂帶磨床恒力磨削控制系統中。

背景技術

砂帶磨削在先進制造技術領域是一種新型工藝，有著“萬能磨削”之稱，綜觀近年來國內外各類機床及工具展覽會和國際生產工程學會的學術會議，結合砂帶磨削在國內外各行業的應用狀況，磨床收/放卷單元采用伺服控制系統正逐漸取代傳統的機械傳動系統。在此基礎上，砂帶磨床恒力磨削控制系統砂帶輪收/放卷控制主要由高精度數控系統(或高性能型PLC)，伺服驅動單元和檢測及反饋信號用的傳感器部分組成。數控系統上實現卷徑測量，速度給定計算，張力調整控制，和力矩動態補償計算等功能。伺服驅動單元配置為速度控制模式，接收系統發送的速度值(速度給定計算值)和力矩值(張力調整控制值與力矩動態補償值之和)，分別作為驅動單元的速度給定和轉矩限幅值。

張力產生后，砂帶輪放卷控制基本要求是保持砂帶的張力恒定，砂帶能夠實現較高線速度運行且較為恒定，磨頭能在較短時間內加速到設定速度而砂帶不會崩斷或跑帶。目前，常用的控制辦法是在收卷輪電機進行加、減速控制時，對放卷輪電機實施力矩動態補償；進行勻速控制時，對放卷輪電機實施張力調整控制。

力矩動態補償公式為：

公式中：T_動態電機動態力矩，D砂帶卷材直徑，d放卷軸空輥直徑，ρ砂帶材料密度，b砂帶材料寬度，J_M空輥的轉動慣量，d_v/d_t放卷速度變化率。

張力調整控制公式為：

公式中：T_靜態張力靜態力矩，D砂帶卷材直徑，F為恒定張力。

電機電流與力矩關系公式為：

公式中：I_q電機定子電流分量，T電機力矩，Φ恒值系數。

由此可以看出，我國砂帶磨削裝備不斷進入柔性化及自動化，高效磨削的階段，力矩動態補償是砂帶輪控制的關鍵技術之一。隨著機床和機器人的融合，有關力矩動態補償技術越來越被引起重視，通用數控系統上進行上述的砂帶輪力矩動態補償控制軟件的二次開發具有一定的復雜性，力矩動態補償技術急需加強研究和完善。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種砂帶輪收/放卷的控制方法，方法建立了一種新的力矩動態補償關系，將張力調整控制與力矩動態補償在交流伺服驅動單元里實現，伺服驅動單元只需要速度指令和張力靜態力矩值。通過本方法，降低在通用數控系統上二次開發軟件的難度，縮短開發周期，以及擴寬對數控系統的選擇。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：砂帶磨床恒力磨削控制系統中砂帶輪收放卷的控制方法，包括以下步驟：

將數控系統的轉速指令進行指令修調作為轉速參考值，與實際轉速做差得到偏差信號，經速度控制器和電流控制環路得到控制信號；

同時將轉速指令、實際轉速進行力矩動態補償得到補償信號；

將控制信號和補償信號疊加后控制電機。

所述指令修調包括以下步驟：