同步運動控制是由伺服驅(qū)動技術(shù)延伸發(fā)展而來的。伺服驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機并采集反饋信號到驅(qū)動器的核心控制單元實現(xiàn)高動態(tài)響應(yīng)的運動控制。在數(shù)控加工中心和機器人的多個伺服軸依靠控制單元的插補運算實現(xiàn)兩個軸以上的插補運動軌跡曲線，而在一些對運動控制要求更高的設(shè)備上，要求各個運動軸之間實現(xiàn)主從的同步關(guān)系，從而進(jìn)一步發(fā)展出了同步運動控制技術(shù)。同步運動控制可以實現(xiàn)兩個機器人之間的協(xié)同運動。在沖壓自動化設(shè)備中，同步控制可以實現(xiàn)壓機之間的同步，壓機與快速送料機構(gòu)之間的同步，使整個沖壓生產(chǎn)線達(dá)到最大生產(chǎn)效率。
目前很多工業(yè)控制集成商都開發(fā)出了同步運動控制功能，應(yīng)用較多的是西門子的SIMOTION運動控制系統(tǒng)，力士樂的INDRAWORKS運動控制。前者在食品加工、印刷、汽車制造等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，后者在汽車制造，輪胎方面有較多應(yīng)用。在沖壓自動化行業(yè)，能夠提供同步控制解決方案的有德國西門子、力士樂、日本的瑞恩。
目前，在國際上，能夠使用同步控制集成技術(shù)在高檔沖壓生產(chǎn)線上的廠家有德國的舒勒萬家頓、日本的小松、瑞士的古德等。在國際上，這些設(shè)備制造商制造的已經(jīng)投產(chǎn)的同步快速沖壓線有很多，主要集中在日本和歐美。在中國也有一些已經(jīng)投產(chǎn)或正在安裝調(diào)試，其中比較具有代表性的是用于一汽轎車的舒勒沖壓線，上海通用的萬家頓沖壓線，北京現(xiàn)代的GUDEL沖壓線，起亞汽車的GUDEL沖壓線等，他們都是使用了同步技術(shù)并于近幾年投產(chǎn)的沖壓線。
從電氣控制上講，舒勒萬家頓和古德都是使用帶有同步控制功能的工控機作為控制核心，使用力士樂的伺服驅(qū)動器作為驅(qū)動元件，使用力士樂的伺服電機作為執(zhí)行元件實現(xiàn)運動控制的。而壓機是如何作為主軸的呢？這信號來源于安裝在壓機凸輪上的編碼器，在整個同步控制中這個編碼器就作為主軸，其它從軸隨這個主軸按照編輯的同步曲線運動。
如上圖所示，RM代表壓機主軸，是一個實軸。VM是虛擬主軸，當(dāng)與壓機同步運行時，RM與VM耦合；當(dāng)送料機構(gòu)單獨運行時，RM與VM解耦合。VX,VY,VZ等代表送料伺服機構(gòu)的送進(jìn)，提升等運動方向的虛擬軸，當(dāng)自動或單次循環(huán)運行時，VX與VM按照事先編制的凸輪曲線同步運行，實現(xiàn)送料機構(gòu)的連續(xù)運動；當(dāng)手動送料機構(gòu)的各個軸時，VX等與VM解耦合。X1，X2等與VX始終保持線性同步，保證多個電機在同一個運動方向上的同步性。
圖1
圖2
圖3
上圖所示為通過軟件制作的運動曲線，曲線中的橫坐標(biāo)為主軸角度，縱坐標(biāo)為從軸位置，通過不同的同步曲線實現(xiàn)了送料機構(gòu)各個運動方向與壓力機的可編程運動控制。上圖1為一條從軸不跟隨主軸運動的同步曲線，圖2為一條從軸跟隨主軸做先加速后勻速再減速的五次方運動曲線，圖1與圖2的可編程組合實現(xiàn)了圖3所示完整的同步運動。這條曲線就是VX，VY等與VM之間同步運動所需要的曲線，為VX，VY，VZ,VA,VB分別編制的同步曲線如下圖所示。
同步運動技術(shù)在沖壓線上的應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)效率，引發(fā)了沖壓行業(yè)的一場革命，大型沖壓線的整線速度由原來的每分鐘6到8件提升到了10到15件，自動化生產(chǎn)線的高效率得到了最大的體現(xiàn)。這種快速送料線的成本比原來機械手機器人式的自動線整線成本高出30%—40%，而生產(chǎn)效率提高了近一倍。對于沖壓設(shè)備廠商來說，這也是個壞消息，因為這意味著用戶不再需要那么多壓力機了，但提高生產(chǎn)率是現(xiàn)代工業(yè)的必然發(fā)展趨勢，其他沖壓設(shè)備生產(chǎn)廠商也都在研制自己的同步快速沖壓線，相信隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展，同步運動控制必將得到更加廣泛的應(yīng)用。
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