[发明专利]砂带磨床恒力磨削控制系统中砂带轮收放卷的控制方法

说明书

本发明涉及砂带磨床恒力磨削控制系统中砂带轮收放卷的控制方法，包括以下步骤：将数控系统的转速指令进行指令修调作为转速参考值，与实际转速做差得到偏差信号，经速度控制器和电流控制环路得到控制信号；同时将转速指令、实际转速进行力矩动态补偿得到补偿信号；将控制信号和补偿信号叠加后控制电机。本发明通过指令修调功能实现收/放卷控制方式的自动切换；在放卷方式下，建立了一种新的力矩动态补偿关系，进而实现在电机快速加速和减速阶段砂带不崩断或跑带。

技术领域

本发明涉及一种砂带轮收/放卷的控制方法，应用在砂带磨床恒力磨削控制系统中。

背景技术

砂带磨削在先进制造技术领域是一种新型工艺，有着“万能磨削”之称，综观近年来国内外各类机床及工具展览会和国际生产工程学会的学术会议，结合砂带磨削在国内外各行业的应用状况，磨床收/放卷单元采用伺服控制系统正逐渐取代传统的机械传动系统。在此基础上，砂带磨床恒力磨削控制系统砂带轮收/放卷控制主要由高精度数控系统(或高性能型PLC)，伺服驱动单元和检测及反馈信号用的传感器部分组成。数控系统上实现卷径测量，速度给定计算，张力调整控制，和力矩动态补偿计算等功能。伺服驱动单元配置为速度控制模式，接收系统发送的速度值(速度给定计算值)和力矩值(张力调整控制值与力矩动态补偿值之和)，分别作为驱动单元的速度给定和转矩限幅值。

张力产生后，砂带轮放卷控制基本要求是保持砂带的张力恒定，砂带能够实现较高线速度运行且较为恒定，磨头能在较短时间内加速到设定速度而砂带不会崩断或跑带。目前，常用的控制办法是在收卷轮电机进行加、减速控制时，对放卷轮电机实施力矩动态补偿；进行匀速控制时，对放卷轮电机实施张力调整控制。

力矩动态补偿公式为：

公式中：T_动态电机动态力矩，D砂带卷材直径，d放卷轴空辊直径，ρ砂带材料密度，b砂带材料宽度，J_M空辊的转动惯量，d_v/d_t放卷速度变化率。

张力调整控制公式为：

公式中：T_静态张力静态力矩，D砂带卷材直径，F为恒定张力。

电机电流与力矩关系公式为：

公式中：I_q电机定子电流分量，T电机力矩，Φ恒值系数。

由此可以看出，我国砂带磨削装备不断进入柔性化及自动化，高效磨削的阶段，力矩动态补偿是砂带轮控制的关键技术之一。随着机床和机器人的融合，有关力矩动态补偿技术越来越被引起重视，通用数控系统上进行上述的砂带轮力矩动态补偿控制软件的二次开发具有一定的复杂性，力矩动态补偿技术急需加强研究和完善。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种砂带轮收/放卷的控制方法，方法建立了一种新的力矩动态补偿关系，将张力调整控制与力矩动态补偿在交流伺服驱动单元里实现，伺服驱动单元只需要速度指令和张力静态力矩值。通过本方法，降低在通用数控系统上二次开发软件的难度，缩短开发周期，以及扩宽对数控系统的选择。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：砂带磨床恒力磨削控制系统中砂带轮收放卷的控制方法，包括以下步骤：

将数控系统的转速指令进行指令修调作为转速参考值，与实际转速做差得到偏差信号，经速度控制器和电流控制环路得到控制信号；

同时将转速指令、实际转速进行力矩动态补偿得到补偿信号；

将控制信号和补偿信号叠加后控制电机。

所述指令修调包括以下步骤：