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激光加工自动化应用

2018-08-12 00:00520

  激光加工系统的加工质量与电机控制系统的性能有着紧密的联系,如何高效地控制步进和伺服电机按照设计要求完成各种精密位移和速度控制,使激光加工系统具有更高的性能,是一个关键的问题。

  通过对多种电机控制方式的比较和研究,我们推出用 PC 方式控制电机精密位移量,基本结构如下:

  工业(或商用)PC + 电机控制卡+ 控制软件+IO 控制卡+ 步进(或伺服)电机

  根据设备需要可选择一至多块(步进或伺服)电机控制卡,加上我们开发的控制软件,即可组成一套电机控制系统,理论上可达到九轴联动。

  1.数控激光焊接机

  激光焊接机主要应用在精密、微小工件的焊接加工方面,如手机电池的焊接加工等。激光焊接机类似铣床,对控制系统的要求与普通数控铣床数控系统类似,不要求 Z 轴控制,而要求控制激光频率及开光闭光。我们设计的控制系统构成如下:商用 PC 机 + 步进电机控制卡 + 激光脉冲控制卡(定制) + 数控软件(定制)该激光焊接机专用数控系统,达到了用户的要求,用户反映很好。目前 , 已销机器逾百套,并有部分产品出口。

  2.激光轧辊刻花机

  激光刻花机是对皮革行业中的轧辊进行毛化处理和雕刻花纹。它类似于车床。该轧辊刻花机是由普通数控车床改制而成。要求根据轧辊转速控制激光发射频率及进给轴( Z 轴)速度。工业 PC 机 + 伺服电机控制卡 + 激光脉冲控制卡(定制) + 控制软件(定制)

  该工程的设计重点在于编制系统控制软件。

  以上两例中,我们不仅为用户设计了电机控制系统,还为用户定制了激光脉冲控制卡,与我们的控制软件配套,就可构成满足用户需求的自动化激光加工系统。

  3.轮胎二段工艺成型机

  该成型机属橡胶机械,它主要应用在乘用轮胎的二段工艺成型设备中。该设备主要完成两项工作:1 ,对原料(钢丝层和冠带层)的定长、切割和输送;2 ,对钢丝层进行同步贴合。

  工艺要求:钢丝层定位精度小于 ±1mm ,同步贴合时钢丝层不能有明显拉伸。

  该系统的主要特点为:

  1.产品的精密定长等系统控制部分要求三轴联动

  2.系统要求的 I/O 点较多

  基于这两点要求,我们为用户选择了如下方案 :

  1.由于系统的电机控制部分要求三轴联动 , 用可编程控制器( PLC ) + 定位模块不易实现,所以我们用(一体化工控机) IPC 作为辅机只负责对伺服电机的控制,配上我们的电机控制卡和数控软件,从而容易的实现了三轴联动;

  2.由于成型机的I/O 点特别多(近300 点),我们用外接PLC 作为系统的主控制器,并且通过若干块数字 I/O 卡在主机与辅机之间传递握手信号,即:外接PLC 只需向IPC 发出一些简单IO 信号就可完成对伺服电机的各种复杂控制;在电机完成某一动作后, IPC 会向外接PLC 发送动作完成信号,通过预先约定的信号表来传递信息。

  整个控制系统的构成如下:

  一体化工控机 IPC + 电机控制卡 + 数字 IO 卡 + INC 软件 + 外接 PLC

  我们作为控制分包商 , 代客设计并实现了软件编程,使研制周期大大缩短,为用户提供了满意的整机设备,用户的反映很好。以上系统,已有 14 套应用时间超过了两年,为国家节省了几千万美元的外汇。

  除以上所举之例,我们还作过变压器定长切断生产线、医疗中支撑人体血管的血管撑激光加工机的控制系统、激光雕刻机的控制系统、激光切割机控制系统、激光淬火机控制系统的软件及硬件,都是针对直线精密位移量控制的;我们还开发过制药设备中灌装生产线的控制系统及包装设备控制系统等,它们是角度精密位移量控制,原理相同,由于减少了中间环节等因素,实现起来较为容易。

  我们认为, PC 方式的电机精密位移量控制系统特别有利于提高激光加工系统的生产率,从而提高产品的档次,这是其它电机控制系统所无法比拟的;我们的 DNC 通讯软件已成功地解决了无数老的激光加工系统中控制系统不开放、不认 PC 平台软件的问题,并构成一个更优的系统,欢迎广大用户垂询。

  嘉志系列步进电机驱动器具有以下显著的优点:

  采用 LSI 及厚膜工艺,集成化程度高,因而体积超小。

  高效率的开关和吸收电路使驱动器发热量大大降低。

  模块化结构,可以在潮湿、粉尘、易燃等恶劣环境下使用。

  PWM 恒流控制方式,双极驱动,输出力矩大。

  停机自动半流锁定,降低整机功耗。

  细分采用类用正弦波,绝无累积误差。

  很好地克服了低频抖动,在电机的机械共震点处不丢步不紊乱。

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