[发明专利]一种水火弯板机多轴运动控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及造船业的水火弯板机的弯曲成型控制工艺，尤其涉及一种水火 弯板机多轴运动控制系统。

背景技术

水火弯板也称线状加热成型，它是一种利用金属板局部受高温冷却后产生 的局部热弹塑性变形而达到整体弯曲的一种成型工艺。水火弯板成形工艺方法 于二十世纪五六十年代起源于日本，由于其加工快、操作灵活、不需要其他设 备及适于复杂形状的成形加工等优点，而被迅速而广泛在应用于世界各地的船 厂中，并成了双曲度外板的主要加工方式，目前几乎所有的双曲度船体外板都 是采用水火弯板工艺成形的。当今世界船舶市场上的竞争日趋激烈，为提高竞 争力，各船厂广泛采用各种先进技术和管理手段，以缩短造船周期、提高造船 质量。而手工经验型的水火弯板工艺方法，无论在速度上还是在质量上都已远 远满足不了现代造船生产的需要。因此，水火弯板加工成型方法的革新在船厂 得到高度重视。

综上，水火弯板机的运动控制系统要满足全自动控制与机电一体化的需求， 集成各方向轴电机的驱动、点火、水流等相关设备的控制，方便操作，在控制 人机界面能完成板型测量与按焰道加工的控制工作，实现全自动控制的要求。 系统可以对每次加工的钢板数据进行存储、备份，满足了对生产信息的管理需 求。控制系统还应能适应恶劣的车间应用环境，保证设备的运行可靠和安全。 因此，运动控制系统采用先进多轴运动控制技术，以提高运动控制的精度、焰 道加工的准确、运行工况的稳定为目标，并采用PLC构成行程保护系统，使系 统的运行的安全性得到保证。根据生产需要和应用场合需求设计和开发的水火 弯板机运动控制系统，具有非常好的推广和应用价值。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种满足全自动控制与机电一 体化的需求，集成各方向轴电机的驱动的水火弯板机多轴运动控制系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种水火弯板机多轴运动控制系 统，包括运动控制部分及PLC控制部分，该运动控制部分包括依次连接的工控 机、多轴控制器、伺服驱动器及各轴的伺服电机系统，该PLC控制部分包括PLC、 用于焰道定位的激光器、对钢板进行测量的激光测距仪及对焰道进行点火加工 的点火装置；

工控机将运动数据及运动命令传输给多轴控制器，多轴控制器通过伺服驱 动器对多轴的伺服电机系统进行联动控制及位置控制，PLC控制部分从多轴控制 器读取各轴的限位信号、点火装置的开关信号及各轴的运行信号，还读取激光 测距仪的信号，并进行点火装置的流程及距离的控制。

各轴的伺服电机系统包括两个纵向X轴电机、一个横向Y轴电机及一个枪 头旋转轴电机。

该PLC控制部分还包括氧气煤气阀、水阀、激光测距电机及托板电机。 该工控机包括以下功能模块：

校准模块，用于对各伺服电机的坐标原点以及激光器的零点进行设置；

绘图模块，用于显示二维板形及三维板形，导入焰道计算软件生成的焰道 进行修改，添加焰道，重新编排焰道加工顺序，调整焰道位置；

测量模块，用于对钢板的激光测量，以及实现对钢板指定位置垫高操作。

该工控机还包括以下功能模块：

加工模块，用于自动控制点火装置的开关，氧气煤气阀，点燃火枪头，设 置加工速度及水火控制；

图形模块，用于显示给定的加工轨迹和测量轨迹；

文件管理模块，用于对机床中文件的读取和编辑。

该工控机还包括以下功能模块：

参数模块：用于对火路开始延时时间、空运行速度、测量速度、托板上下 移动距离、激光头与火焰头距离的参数设置；

诊断模块，用于对控制系统的各个I/O点的状态进行读取和设置。

本发明满足全自动控制与机电一体化的需求，控制系统需要把各方向轴的 电机驱动和加热、点火等相关设备的控制集成，系统方便操作，在控制人机界 面能完成板型测量与按焰道加工的控制工作，实现全自动控制的要求。系统可 以对每次加工的钢板数据进行存储、备份，满足了对生产信息的管理需求。

附图说明

图1为本发明水火弯扳机多轴运动控制系统的控制框图；

图2为本发明的系统结构图；

图3为运动控制部分程序框图。

具体实施方式