全電動折彎機控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種全電動折彎機控制系統(tǒng)，包括：人機交互裝置，用于顯示所述全電動折彎機的狀態(tài)信息；操作面板，用于輸入折彎相關(guān)參數(shù)信息；一體化控制器，分別與所述人機交互裝置、操作面板連接，用于將人機接口、輸入輸出端口及通訊接口集成于一體，根據(jù)所述折彎相關(guān)參數(shù)信息和外部設(shè)備的反饋信息生成控制外部設(shè)備位置、扭矩、開關(guān)量的控制命令；接口卡，用于將所述控制命令傳輸給外部設(shè)備以進(jìn)行折彎，并接收外部設(shè)備的反饋信息。本發(fā)明可以實現(xiàn)高精度位置、能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場多變的加工環(huán)境。
【專利說明】
全電動折彎機控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)控制及自動化【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種全電動折彎機控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]折彎工藝是鈑金加工工藝中的重要一環(huán)。折彎工藝因為操作簡單、變換靈活、通用性強等特點被廣泛應(yīng)用在電器、重型機械、航空等行業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)有折彎機一般分為傳統(tǒng)液壓式折彎機和全電動式折彎機兩種。全電動式折彎機克服了傳統(tǒng)液壓式折彎機液壓油泄漏造成環(huán)境污染、滑塊受力不均勻等缺陷。
[0003]然而,現(xiàn)有的全電動折彎機控制系統(tǒng)都是將觸摸屏加上PLC (Programmable LogicController，可編程邏輯控制器)作為折彎機的主要硬件平臺，具有位置控制精度不高、無法適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場多變的加工環(huán)境等缺點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種高精度位置控制、能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場多變的加工環(huán)境的全電動折彎機控制系統(tǒng)。
[0005]一種全電動折彎機控制系統(tǒng)，包括:
[0006]人機交互裝置，用于顯示所述全電動折彎機的狀態(tài)信息；
[0007]操作面板，用于輸入折彎相關(guān)參數(shù)信息；
[0008]一體化控制器，分別與所述人機交互裝置、操作面板連接，用于將人機接口、輸入輸出端口及通訊接口集成于一體，根據(jù)所述折彎相關(guān)參數(shù)信息和外部設(shè)備的反饋信息生成控制外部設(shè)備位置、扭矩、開關(guān)量的控制命令；
[0009]接口卡，用于將所述控制命令傳輸給外部設(shè)備以進(jìn)行折彎，并接收外部設(shè)備的反饋信息。
[0010]在其中一個實施例中，所述一體化控制器集成工業(yè)主板和運動控制卡，為運行在其內(nèi)部的實時操作系統(tǒng)、折彎數(shù)控系統(tǒng)軟件以及運動控制卡軟件提供運行平臺。
[0011]在其中一個實施例中，所述人機交互裝置通過交叉網(wǎng)線與所述一體化控制器連接。
[0012]在其中一個實施例中，所述操作面板通過串口通訊方式與所述一體化控制器連接。
[0013]在其中一個實施例中，所述操作面板包括功能鍵、數(shù)字鍵、急停開關(guān)及手搖輪。
[0014]在其中一個實施例中，所述一體化控制器在生成控制命令過程中，采用以下公式進(jìn)行所述全電動折彎機的進(jìn)深計算:

D , α β、 , ?Γγλ ^ / cr β-π、飛
η- r(tan - tan ) d +/c『D - 2r(cos +Ian )1
[0015]h =lc[D - 2r(cos^ +lan ^)] ——4_4---2——;
2 4cr.a
Iansin
24
[0016]其中，D為下模開口寬度、α為目標(biāo)角度、β為下模開口角度、r為下模開口肩部圓弧半徑，d為板料厚度，k為常數(shù)。
[0017]在其中一個實施例中，所述人機交互裝置用于提供折彎操作界面、文件操作界面、機床參數(shù)界面以及模具交換界面。
[0018]上述全電動折彎機控制系統(tǒng)，以一體化控制器作為主控單元，因為一體化控制器完美地將 HMI (Human Machine Interface,人機接口)、l/0(input/output,輸入輸出端口 )及通訊接口集成于一體，使得所述人機交互裝置能很好地與一體化控制器連接，這樣既利用了一體化控制器的可靠性和穩(wěn)定性，又可以通過人機交互裝置提供友好的人機界面、顯示圖形化的折彎過程動態(tài)仿真，從而可以對折彎機進(jìn)行高精度位置、扭矩控制；另外，還配置了專用操作面板，這樣可以很好地適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場多變的加工環(huán)境。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為一實施例中全電動折彎機控制系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為人機交互裝置模塊圖；
[0021]圖3為進(jìn)深計算原理示意圖；
[0022]圖4為一實施例中全電動折彎機控制方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0023]請參考圖1，為一實施例中全電動折彎機控制系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖。
[0024]該全電動折彎機控制系統(tǒng)包括人機交互裝置110、操作面板120、一體化控制器130及接口卡140。
[0025]人機交互裝置110通過交叉網(wǎng)線與一體化控制器130連接，用于顯示所述全電動折彎機的狀態(tài)信息。所述狀態(tài)信息包括正在編輯或運行的程序、加工狀態(tài)、折彎過程的圖形仿真、文件的存儲以及加工數(shù)據(jù)的計算結(jié)果等。
[0026]請結(jié)合圖2。在本實施例中，人機交互裝置110用于提供折彎操作界面112、文件操作界面114、機床參數(shù)界面116及模具交換界面118。其中，折彎操作界面112用于顯示折彎機控制系統(tǒng)的編程、產(chǎn)品列表查看、折彎校正等信息。文件操作界面114用于顯示對加工文件、存儲系統(tǒng)的管理信息。機床參數(shù)界面116用于顯示所需參數(shù)的維護(hù)信息。模具交換界面118用于顯示折彎機控制系統(tǒng)的模具庫、修改狀態(tài)等信息以完成模具更換操作。
[0027]操作面板120通過串口通訊方式與一體化控制器130連接。操作面板120作為該全電動折彎機控制系統(tǒng)的控制接口，用于輸入折彎相關(guān)參數(shù)信息。具體地，所述折彎相關(guān)參數(shù)信息包括上模數(shù)據(jù)、下模數(shù)據(jù)、板件材料、折彎長度、折彎角度等。
[0028]在本實施例中，操作面板120包括功能鍵、數(shù)字鍵、急停開關(guān)、手搖輪等。本實施例中通過配以專用的操作面板120，使得用戶操作折彎機更加方便、靈活，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場多變的加工環(huán)境。
[0029]一體化控制器130是一款新型的運動控制器，可部署實時操作系統(tǒng)，具有運動控制卡的全部功能，完美地將HMI (Human Machine Interface,人機接口)、I/O (input/output，輸入輸出端口 )及通訊接口集成于一體。在本實施例中，一體化控制器130集成工業(yè)主板與運動控制卡功能，從而可以部署實時操作系統(tǒng)。一體化控制器130為運行在其內(nèi)部的實時操作系統(tǒng)、折彎數(shù)控系統(tǒng)軟件以及運動控制卡軟件提供運行平臺。一體化控制器130用于根據(jù)所述折彎相關(guān)參數(shù)信息生成控制外部設(shè)備位置、扭矩、開關(guān)量等的控制命令。一體化控制器130具有高可靠性和高穩(wěn)定性，又可以在實時操作系統(tǒng)的支持下通過人機交互裝置110提供友好的人機界面、顯示圖形化的折彎過程動態(tài)仿真，從而保證該全電動折彎機控制系統(tǒng)可以進(jìn)行高精度位置、扭矩控制。
[0030]在本實施例中，一體化控制器130在生成控制命令過程中，采用以下公式進(jìn)行所述全電動折彎機的進(jìn)深計算:

D.cr β、 , lrrs ,.α β - π'、?

η-r(lan -1an ) d +k\D - 2r(cos +Ian )1
,,rr^ ^ , α β-Τι,-, 24 4? 4
[0031]h =IdD - 2r(cos— +Ian --)] +—-------=----。
2 4σ.σ
Iansin
24
[0032]其中，D為下模開口寬度、α為目標(biāo)角度、β為下模開口角度、r為下模開口肩部圓弧半徑，d為板料厚度，k為常數(shù)。
[0033]具體請結(jié)合圖3。
[0034]圖中Dl表示折彎時有效開口寬度，D表示下模開口寬度，α表示目標(biāo)角度、β表示下模開口角度，LI和L2為計算過程中的中間值，R表示工件彎曲半徑，r表示下模開口肩部圓弧半徑。在本實施例中，所有的長度單位都為毫米。根據(jù)以下公式:
[0035]LI =r[cos—-lan( —-—)]；
2 4 4
「 π τι / π-α 77-/3、
[0036]L2 = r(tan--tan ———)；
44
[0037]H =-—；

α

tan

2
[0038]R = kDl ；
,,d +R D d +kD\.h\ =---R =---kD\ ；
[0039].a.a
sin sin
2 2

cr η 13
[0040]D\ = D- 2r[cos— - lan( — - — )1 ；
2 4 4
[0041]可得出該全電動折彎機的進(jìn)深計算公式為:
[0042]

Dα β、 , , Γ ^ , α B - π,?

η-r(tan -tan ) d +/c[D-2r(cos +tan )1
h =H-1A =k[D - 2,-(COS^- +tan ^)] _4_4____2_4_。
2 4a.a
Iansm —
24
[0043]接口卡140用于將所述控制命令傳輸給外部設(shè)備以完成折彎工藝，并接收外部設(shè)備的反饋信息。在本實施例中，接口卡140提供了伺服系統(tǒng)接口和開關(guān)量控制接口，所述伺服系統(tǒng)接口用于連接伺服驅(qū)動器150，當(dāng)接口卡140將所述控制命令傳輸給伺服驅(qū)動器150時，伺服驅(qū)動器150便會驅(qū)動伺服電機160進(jìn)行折彎運動。伺服驅(qū)動器150和驅(qū)動伺服電機160會實時地通過接口卡140將反饋信息傳輸給一體化控制器130。
[0044]請參照圖4，為一實施例中全電動折彎機控制方法流程圖。
[0045]該全電動折彎機控制方法包括:
[0046]步驟SllO:輸入折彎相關(guān)參數(shù)信息。
[0047]在本實施例中，所述折彎相關(guān)參數(shù)信息包括折彎機床參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)、上模參數(shù)、下模參數(shù)、工作數(shù)據(jù)和折彎數(shù)據(jù)。具體地，當(dāng)該全電動折彎機中的一體化控制器上電后，用戶首先輸入或修改折彎機床參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)；然后設(shè)置上、下模具或選擇保存的上下模具，即輸入上模參數(shù)和下模參數(shù)；輸入工件數(shù)據(jù)和折彎數(shù)據(jù)。
[0048]步驟S120:進(jìn)行合模操作、板厚檢測操作，以確保輸入的相關(guān)參數(shù)信息準(zhǔn)確。
[0049]步驟S130:根據(jù)所述折彎相關(guān)參數(shù)信息和外部設(shè)備的反饋信息生成控制外部設(shè)備位置、扭矩和開關(guān)量的控制命令。
[0050]步驟S140:將所述控制命令傳輸給外部設(shè)備以進(jìn)行折彎，并接收外部設(shè)備的反饋信息。
[0051]當(dāng)控制外部設(shè)備完成一次折彎之后，用戶根據(jù)實測尺寸判斷是否需要折彎校正，如需要，用戶將實測尺寸輸入系統(tǒng)中，系統(tǒng)將自動進(jìn)行折彎校正計算。
[0052]在本實施例中，每個步驟的狀態(tài)信息都會被同步顯示出來，其中所述狀態(tài)信息包括正在編輯或運行的程序、加工狀態(tài)、折彎過程的圖形仿真、文件的存儲以及加工數(shù)據(jù)的計算結(jié)果等。
[0053]另外，在進(jìn)行折彎的過程中，采用以下公式進(jìn)行所述全電動折彎機的進(jìn)深計算:

D / α β、.一 ^ … α β-77^
n ^-r(lan -Um ) d +/cfD - 2r(cos +Uin ——)1
[0054]h =k[D -1rico^ +lan ^)] ——4_4---1——。
2 4^ σ.a

tan —sm—
24
[0055]其中，D為下模開口寬度、α為目標(biāo)角度、β為下模開口角度、r為下模開口肩部圓弧半徑，d為板料厚度，k為常數(shù)。
[0056]上述全電動折彎機控制系統(tǒng)，以一體化控制器作為主控單元，因為一體化控制器完美地將 HMI (Human Machine Interface,人機接口)、l/0(input/output,輸入輸出端口 )及通訊接口集成于一體，使得所述人機交互裝置能很好地與一體化控制器連接，這樣既利用了一體化控制器的可靠性和穩(wěn)定性，又可以通過人機交互裝置提供友好的人機界面、顯示圖形化的折彎過程動態(tài)仿真，從而可以對折彎機進(jìn)行高精度位置、扭矩控制；另外，還配置了專用操作面板，這樣可以很好地適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場多變的加工環(huán)境。
[0057]以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種全電動折彎機控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 人機交互裝置，用于顯示所述全電動折彎機的狀態(tài)信息； 操作面板，用于輸入折彎相關(guān)參數(shù)信息； 一體化控制器，分別與所述人機交互裝置、操作面板連接，用于將人機接口、輸入輸出端口及通訊接口集成于一體，根據(jù)所述折彎相關(guān)參數(shù)信息和外部設(shè)備的反饋信息生成控制外部設(shè)備位置、扭矩、開關(guān)量的控制命令； 接口卡，用于將所述控制命令傳輸給外部設(shè)備以進(jìn)行折彎，并接收外部設(shè)備的反饋信肩、O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電動折彎機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述一體化控制器集成工業(yè)主板和運動控制卡，為運行在其內(nèi)部的實時操作系統(tǒng)、折彎數(shù)控系統(tǒng)軟件以及運動控制卡軟件提供運行平臺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電動折彎機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述人機交互裝置通過交叉網(wǎng)線與所述一體化控制器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電動折彎機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述操作面板通過串口通訊方式與所述一體化控制器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電動折彎機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述操作面板包括功能鍵、數(shù)字鍵、急停開關(guān)及手搖輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電動折彎機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述一體化控制器在生成控制命令過程中，采用以下公式進(jìn)行所述全電動折彎機的進(jìn)深計算:

D.σ β.、 , Irr, ^ , α β-7?Ν1
?-/-(tan -1an ) d +/c[ D - 2r(cos +Ian )1 h =k[D - 2r(cos^ +tan ^)] +24~4---2-;2 4, a.a
Iansin
24 其中，D為下模開口寬度、α為目標(biāo)角度、β為下模開口角度、r為下模開口肩部圓弧半徑，d為板料厚度，k為常數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全電動折彎機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述人機交互裝置用于提供折彎操作界面、文件操作界面、機床參數(shù)界面以及模具交換界面。
【文檔編號】G05B19/418GK104281138SQ201410552802
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】諶小華, 孫克爭, 周雪峰, 赫亮, 蔣曉明, 張賢祝 申請人:東莞市澤威五金制品有限公司