飞剪机的控制方法、控制装置、伺服驱动器和飞剪机

技术领域

本发明涉及飞剪机技术领域，具体而言，涉及一种飞剪机的控制方法、 一种飞剪机的控制装置、一种伺服驱动器和一种终端。

背景技术

目前，横向剪切运动中的线材的剪切机叫飞剪机，简称飞剪。飞剪伺 服系统由送料轴驱动控制系统、剪切轴驱动控制系统、传动装置、人机界 面(HMI，HumanMachineInterface)及检测编码器等组成，飞剪机所有 的控制算法均在剪切轴伺服驱动器中实现，具体地，通过剪切轴伺服驱动 器中的PLC(ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器)或者其 他控制器来实现对飞剪机的控制。但是，由于在飞剪机中增加PLC或者 其他控制器就会增加了飞剪机的生产成本，而且在剪切轴伺服驱动器中实 现对飞剪机的控制会增大飞剪机的布线难度。

因此，如何降低飞剪机的生成成本以及降低飞剪机的布线难度成为亟 待解决的问题。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种新的技术方案，避免了通过现 有技术方案中的PLC或其他控制器来对飞剪机进行控制，从而有效地减 少了飞剪机的成本，同时也降低了飞剪机的布线难度。

有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种飞剪机的控制方法，包括： 接收用户输入的输入参数，其中，所述输入参数包括：所述飞剪机的送料 轴直径、切刀轴直径、切刀齿轮箱减速比分子、切刀齿轮箱减速比分母、 切刀轴的同步区角度、切刀轴的过渡区角度和所述飞剪机剪切线材时的切 断长度；根据所述输入参数计算所述飞剪机的同步区间电子齿轮比、异步 区间电子齿轮比和过渡区间电子齿轮比；根据所述同步区间电子齿轮比、 所述异步区间电子齿轮比和所述过渡区间电子齿轮比对所述飞剪机进行控 制。

在该技术方案中，根据飞剪机的输入参数计算飞剪机的同步区间电子 齿轮比、异步区间电子齿轮比和过渡区间电子齿轮比，从而实现对飞剪机 的准确控制，其中，输入参数包括：飞剪机的送料轴直径、切刀轴直径、 切刀齿轮箱减速比分子、切刀齿轮箱减速比分母、切刀轴的同步区角度、 切刀轴的过渡区角度和飞剪机剪切线材时的切断长度，切刀齿轮箱减速比 分母与切刀齿轮箱减速比分子的比值即为切刀齿轮箱减速比。由于上述中 的执行步骤均是在飞剪机的伺服驱动器中来实现的，避免了现有技术方案 中的通过添加PLC或其他控制器来对飞剪机进行控制，这样不仅减少了 飞剪机的成本，还简化了飞剪机的布线安装。而且用户只需要输入参数就 可实现对飞剪机进行控制，从而使飞剪机的操作更加简洁。

在上述技术方案中，优选地，所述根据所述输入参数计算所述飞剪机 的同步区间电子齿轮比、异步区间电子齿轮比和过渡区间电子齿轮比的步 骤，具体包括：通过以下公式计算所述同步区间电子齿轮比、所述异步区 间电子齿轮比和所述过渡区间电子齿轮比，$F2=\frac{\pi \times D2\times (360-\theta -{\theta }_1)}{360\times L-\theta \times \pi \times D1-{\theta }_1\times \pi \times D1}\times \frac{A}{B},F3=\frac{D2}{D1}\times \frac{A}{B},$其中，F1表示所述同步区间 电子齿轮比，F2表示所述异步区间电子齿轮比，F3表示所述过渡区间电 子齿轮比，D1表示所述切刀轴直径，D2表示所述送料轴直径，A表示所 述切刀齿轮箱减速比分子，B表示所述切刀齿轮箱减速比分母，θ表示所 述同步区角度，θ₁表示所述过渡区角度，L表示所述切断长度。

在该技术方案中，通过上述公式可以比较准确地计算出飞剪机在不同 区间的电子齿轮比，而且算法简洁，从而可以根据不同区间的电子齿轮比 对飞剪机进行准确地控制，进而提高了飞剪机在对线材进行剪切时的可靠 性。

在上述技术方案中，优选地，在所述接收用户输入的输入参数的步骤 之前，包括：依次控制所述飞剪机进行上电初始化和回归零点。

在该技术方案中，在接收用户输入的输入参数之前，依次控制飞剪机 进行上电初始化和回归零点，此时可以通过伺服驱动器来完成回归零点， 不需要飞剪机的上位机控制器参与，从而有效地提升了飞剪机工作的可靠 性。

在上述技术方案中，优选地，在所述根据所述同步区间电子齿轮比、 所述异步区间电子齿轮比和所述过渡区间电子齿轮比对所述飞剪机进行控 制的步骤之后，包括：记录所述飞剪机在对所述线材剪切时的线材产品信 息，其中，所述线材产品信息包括以下之一或其组合：线材生产批次、线 材生产工位和与所述线材对应的操作人员工号。

在该技术方案中，通过记录飞剪机在对线材剪切时的线材产品信息， 以对线材的质量进行追溯，使得在线材出现问题时可以及时地获取到有关 线材的相关信息，从而采取应对措施，其中，线材产品信息包括但不限于 以下之一或其组合：线材生产批次、线材生产工位和与线材对应的操作人 员工号。

本发明的第二方面提出了一种飞剪机的控制装置，包括：接收单元， 用于接收用户输入的输入参数，其中，所述输入参数包括：所述飞剪机的 送料轴直径、切刀轴直径、切刀齿轮箱减速比分子、切刀齿轮箱减速比分 母、切刀轴的同步区角度、切刀轴的过渡区角度和所述飞剪机剪切线材时 的切断长度；计算单元，用于根据所述输入参数计算所述飞剪机的同步区 间电子齿轮比、异步区间电子齿轮比和过渡区间电子齿轮比；控制单元， 用于根据所述同步区间电子齿轮比、所述异步区间电子齿轮比和所述过渡 区间电子齿轮比对所述飞剪机进行控制。

在该技术方案中，根据飞剪机的输入参数计算飞剪机的同步区间电子 齿轮比、异步区间电子齿轮比和过渡区间电子齿轮比，从而实现对飞剪机 的准确控制，其中，输入参数包括：飞剪机的送料轴直径、切刀轴直径、 切刀齿轮箱减速比分子、切刀齿轮箱减速比分母、切刀轴的同步区角度、 切刀轴的过渡区角度和飞剪机剪切线材时的切断长度，切刀齿轮箱减速比 分母与切刀齿轮箱减速比分子的比值即为切刀齿轮箱减速比。由于上述中 的执行步骤均是在飞剪机的伺服驱动器中来实现的，避免了现有技术方案 中的通过添加PLC或其他控制器来对飞剪机进行控制，这样不仅减少了 飞剪机的成本，还简化了飞剪机的布线安装。而且用户只需要输入参数就 可实现对飞剪机进行控制，从而使飞剪机的操作更加简洁。

在上述技术方案中，优选地，所述计算单元具体用于，通过以下公式 计算所述同步区间电子齿轮比、所述异步区间电子齿轮比和所述过渡区间 电子齿轮比，$F1=\frac{D1}{D2}\times \frac{A}{B},F2=\frac{\pi \times D2\times (360-\theta -{\theta }_1)}{360\times L-\theta \times \pi \times D1-{\theta }_1\times \pi \times D1}\times \frac{A}{B},F3=\frac{D2}{D1}\times \frac{A}{B},$其 中，F1表示所述同步区间电子齿轮比，F2表示所述异步区间电子齿轮比， F3表示所述过渡区间电子齿轮比，D1表示所述切刀轴直径，D2表示所 述送料轴直径，A表示所述切刀齿轮箱减速比分子，B表示所述切刀齿轮 箱减速比分母，θ表示所述同步区角度，θ₁表示所述过渡区角度，L表示所 述切断长度。

在该技术方案中，通过上述公式可以比较准确地计算出飞剪机在不同 区间的电子齿轮比，而且算法简洁，从而可以根据不同区间的电子齿轮比 对飞剪机进行准确地控制，进而提高了飞剪机在对线材进行剪切时的可靠 性。

在上述技术方案中，优选地，所述控制单元还用于，在所述接收用户 输入的输入参数的步骤之前，依次控制所述飞剪机进行上电初始化和回归 零点。

在该技术方案中，在接收用户输入的输入参数之前，依次控制飞剪机 进行上电初始化和回归零点，此时可以通过伺服驱动器来完成回归零点， 不需要飞剪机的上位机控制器参与，从而有效地提升了飞剪机工作的可靠 性。

在上述技术方案中，优选地，还包括：记录单元，用于在所述根据所 述同步区间电子齿轮比、所述异步区间电子齿轮比和所述过渡区间电子齿 轮比对所述飞剪机进行控制的步骤之后，记录所述飞剪机在对所述线材剪 切时的线材产品信息，其中，所述线材产品信息包括以下之一或其组合： 线材生产批次、线材生产工位和与所述线材对应的操作人员工号。

在该技术方案中，通过记录飞剪机在对线材剪切时的线材产品信息， 以对线材的质量进行追溯，使得在线材出现问题时可以及时地获取到有关 线材的相关信息，从而采取应对措施，其中，线材产品信息包括但不限于 以下之一或其组合：线材生产批次、线材生产工位和与线材对应的操作人 员工号。

本发明的第三方面提出了一种伺服驱动器，包括：上述技术方案中任 一项所述的飞剪机的控制装置，因此，该伺服驱动器具有和上述技术方案 中任一项所述的飞剪机的控制装置相同的技术效果，在此不再赘述。

本发明的第四方面提出了一种飞剪机，包括：上述技术方案中任一项 所述的伺服驱动器，因此，该飞剪机具有和上述技术方案中任一项所述的 伺服驱动器相同的技术效果，在此不再赘述。

通过本发明的技术方案，避免了通过现有技术方案中的PLC或其他 控制器来对飞剪机进行控制，从而有效地减少了飞剪机的成本，同时也降 低了飞剪机的布线难度。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的飞剪机的控制方法的流程示意 图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的飞剪机的控制装置的结构示意 图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的伺服驱动器的结构示意图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的飞剪机的结构示意图；

图5示出了根据本发明的一个实施例的飞剪机的原理示意图。

具体实施方式

为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附 图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不 冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是， 本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明 的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的一个实施例的飞剪机的控制方法的流程示意 图。

如图1所示，根据本发明的一个实施例的飞剪机的控制方法，包括：

步骤102，接收用户输入的输入参数，其中，所述输入参数包括：所 述飞剪机的送料轴直径、切刀轴直径、切刀齿轮箱减速比分子、切刀齿轮 箱减速比分母、切刀轴的同步区角度、切刀轴的过渡区角度和所述飞剪机 剪切线材时的切断长度；

步骤104，根据所述输入参数计算所述飞剪机的同步区间电子齿轮比、 异步区间电子齿轮比和过渡区间电子齿轮比；

步骤106，根据所述同步区间电子齿轮比、所述异步区间电子齿轮比 和所述过渡区间电子齿轮比对所述飞剪机进行控制。

在该技术方案中，根据飞剪机的输入参数计算飞剪机的同步区间电子 齿轮比、异步区间电子齿轮比和过渡区间电子齿轮比，从而实现对飞剪机 的准确控制，其中，输入参数包括：飞剪机的送料轴直径、切刀轴直径、 切刀齿轮箱减速比分子、切刀齿轮箱减速比分母、切刀轴的同步区角度、 切刀轴的过渡区角度和飞剪机剪切线材时的切断长度。由于上述中的执行 步骤均是在飞剪机的伺服驱动器中来实现的，避免了现有技术方案中的通 过添加PLC或其他控制器来对飞剪机进行控制，这样不仅减少了飞剪机 的成本，还简化了飞剪机的布线安装。而且用户只需要输入参数就可实现 对飞剪机进行控制，从而使飞剪机的操作更加简洁。

在上述技术方案中，优选地，步骤104，具体包括：通过以下公式计 算所述同步区间电子齿轮比、所述异步区间电子齿轮比和所述过渡区间电 子齿轮比，$F1=\frac{D1}{D2}\times \frac{A}{B},F2=\frac{\pi \times D2\times (360-\theta -{\theta }_1)}{360\times L-\theta \times \pi \times D1-{\theta }_1\times \pi \times D1}\times \frac{A}{B},F3=\frac{D2}{D1}\times \frac{A}{B},$其中， F1表示所述同步区间电子齿轮比，F2表示所述异步区间电子齿轮比，F3 表示所述过渡区间电子齿轮比，D1表示所述切刀轴直径，D2表示所述送 料轴直径，A表示所述切刀齿轮箱减速比分子，B表示所述切刀齿轮箱减 速比分母，θ表示所述同步区角度，θ₁表示所述过渡区角度。

在该技术方案中，通过上述公式可以比较准确地计算出飞剪机在不同 区间的电子齿轮比，从而可以根据不同区间的电子齿轮比对飞剪机进行准 确地控制，进而提高了飞剪机在对线材进行剪切时的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，在步骤102之前，包括：依次控制所述 飞剪机进行上电初始化和回归零点。

在该技术方案中，在接收用户输入的输入参数之前，依次控制飞剪机 进行上电初始化和回归零点，此时可以通过伺服驱动器来完成回归零点， 不需要飞剪机的上位机控制器参与，从而有效地提升了飞剪机工作的可靠 性。

在上述技术方案中，优选地，在步骤106之后，包括：记录所述飞剪 机在对所述线材剪切时的线材产品信息，其中，所述线材产品信息包括以 下之一或其组合：线材生产批次、线材生产工位和与所述线材对应的操作 人员工号。

在该技术方案中，通过记录飞剪机在对线材剪切时的线材产品信息， 以对线材的质量进行追溯，使得在线材出现问题时可以及时地获取到有关 线材的相关信息，从而采取应对措施，其中，线材产品信息包括但不限于 以下之一或其组合：线材生产批次、线材生产工位和与线材对应的操作人 员工号。

图2示出了根据本发明的一个实施例的飞剪机的控制装置的结构示意 图。

如图2所示，根据本发明的一个实施例的飞剪机的控制装置200，包 括：接收单元202，用于接收用户输入的输入参数，其中，所述输入参数 包括：所述飞剪机的送料轴直径、切刀轴直径、切刀齿轮箱减速比分子、 切刀齿轮箱减速比分母、切刀轴的同步区角度、切刀轴的过渡区角度和所 述飞剪机剪切线材时的切断长度；计算单元204，用于根据所述输入参数 计算所述飞剪机的同步区间电子齿轮比、异步区间电子齿轮比和过渡区间 电子齿轮比；控制单元206，用于根据所述同步区间电子齿轮比、所述异 步区间电子齿轮比和所述过渡区间电子齿轮比对所述飞剪机进行控制。

在该技术方案中，根据飞剪机的输入参数计算飞剪机的同步区间电子 齿轮比、异步区间电子齿轮比和过渡区间电子齿轮比，从而实现对飞剪机 的准确控制，其中，输入参数包括：飞剪机的送料轴直径、切刀轴直径、 切刀齿轮箱减速比分子、切刀齿轮箱减速比分母、切刀轴的同步区角度、 切刀轴的过渡区角度和飞剪机剪切线材时的切断长度。由于上述中的执行 步骤均是在飞剪机的伺服驱动器中来实现的，避免了现有技术方案中的通 过添加PLC或其他控制器来对飞剪机进行控制，这样不仅减少了飞剪机 的成本，还简化了飞剪机的布线安装。而且用户只需要输入参数就可实现 对飞剪机进行控制，从而使飞剪机的操作更加简洁。

在上述技术方案中，优选地，所述计算单元204具体用于，通过以下 公式计算所述同步区间电子齿轮比、所述异步区间电子齿轮比和所述过渡 区间电子齿轮比，$F1=\frac{D1}{D2}\times \frac{A}{B},F2=\frac{\pi \times D2\times (360-\theta -{\theta }_1)}{360\times L-\theta \times \pi \times D1-{\theta }_1\times \pi \times D1}\times \frac{A}{B},F3=\frac{D2}{D1}\times \frac{A}{B},$其中，F1表示所述同步区间电子齿轮比，F2表示所述异步区间电子齿轮 比，F3表示所述过渡区间电子齿轮比，D1表示所述切刀轴直径，D2表 示所述送料轴直径，A表示所述切刀齿轮箱减速比分子，B表示所述切刀 齿轮箱减速比分母，θ表示所述同步区角度，θ₁表示所述过渡区角度。

在该技术方案中，通过上述公式可以比较准确地计算出飞剪机在不同 区间的电子齿轮比，从而可以根据不同区间的电子齿轮比对飞剪机进行准 确地控制，进而提高了飞剪机在对线材进行剪切时的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，所述控制单元206还用于，在所述接收 用户输入的输入参数的步骤之前，依次控制所述飞剪机进行上电初始化和 回归零点。

在该技术方案中，在接收用户输入的输入参数之前，依次控制飞剪机 进行上电初始化和回归零点，此时可以通过伺服驱动器来完成回归零点， 不需要飞剪机的上位机控制器参与，从而有效地提升了飞剪机工作的可靠 性。

在上述技术方案中，优选地，还包括：记录单元208，用于在所述根 据所述同步区间电子齿轮比、所述异步区间电子齿轮比和所述过渡区间电 子齿轮比对所述飞剪机进行控制的步骤之后，记录所述飞剪机在对所述线 材剪切时的线材产品信息，其中，所述线材产品信息包括以下之一或其组 合：线材生产批次、线材生产工位和与所述线材对应的操作人员工号。

在该技术方案中，通过记录飞剪机在对线材剪切时的线材产品信息， 以对线材的质量进行追溯，使得在线材出现问题时可以及时地获取到有关 线材的相关信息，从而采取应对措施，其中，线材产品信息包括但不限于 以下之一或其组合：线材生产批次、线材生产工位和与线材对应的操作人 员工号。

图3示出了根据本发明的一个实施例的伺服驱动器的结构示意图。

如图3所示，根据本发明的一个实施例的伺服驱动器300，包括：上 述技术方案中任一项所述的飞剪机的控制装置200，因此，该伺服驱动器 300具有和上述技术方案中任一项所述的飞剪机的控制装置200相同的技 术效果，在此不再赘述。

图4示出了根据本发明的一个实施例的飞剪机的结构示意图。

如图4所示，根据本发明的一个实施例的飞剪机400，包括：上述技 术方案中任一项所述的伺服驱动器300，因此，该飞剪机400具有和上述 技术方案中任一项所述的伺服驱动器300相同的技术效果，在此不再赘述。

图5示出了根据本发明的一个实施例的飞剪机的原理示意图。

如图5所示，飞剪机的送料轴的电机以恒定的转速ω2旋转，并通过送 料轴的电机的传动机构带动线材(在该实施例中线材为钢筋)行进，送料 轴的电机的转速ω2和送料轴直径D2决定了线材的行进速度V，此外，飞 剪机的切刀电机通过传动机构带动切刀轴以速度ω1旋转，切刀电机用于控 制切刀轴的位置来切断线材，线材的行进速度V和切刀轴直径D1决定了 切刀电机的旋转速度ω1，其中，切刀轴的同步区角度为θ，切刀轴的过渡 区角度为θ₁，则切刀轴的异步区角度为(360-θ-θ₁)，而且在切刀轴的 同步区中刀顶端线速度与送料线速度相等，在切刀轴的异步区中刀顶端线 速度与送料线速度不相等，在切刀轴的过渡区中，由刀顶端线速度与送料 线速度不相等区域向刀顶端线速度与送料线速度相等区域过渡。

结合上述技术方案，下面详细如何推导出计算同步区间电子齿轮比、 异步区间电子齿轮比和过渡区间电子齿轮比的公式：

首先通过如下公式得到切刀轴在同步区、异步区和过渡区的编码器反 馈脉冲总数的计算公式，

1、检测编码器反馈脉冲总数的计算公式：

$P1=\frac{L}{\pi \times D2}\times 10000,$

2、在同步区检测编码器反馈脉冲总数的计算公式：

$P2=P1\times \frac{\frac{\theta }{360}\times \pi \times D1}{L}=\frac{L}{\pi \times D2}\times 10000\times \frac{\frac{\theta }{360}\times \pi \times D1}{L}=\frac{\theta }{360}\times \frac{D1}{D2}\times 10000,$

3、在过渡区检测编码器反馈脉冲总数的计算公式：

$P3=P1\times \frac{\frac{{\theta }_1}{360}\times \pi \times D1}{L}=\frac{L}{\pi \times D2}\times 10000\times \frac{\frac{{\theta }_1}{360}\times \pi \times D1}{L}=\frac{{\theta }_1}{360}\times \frac{D1}{D2}\times 10000,$

4、在异步区检测编码器反馈脉冲总数的计算公式：

$\left(\begin{array}{c}P4=P1-P2-P3=\frac{L}{\pi \times D2}\times 10000-\frac{\theta }{360}\times \frac{D1}{D2}\times 10000-\frac{{\theta }_1}{360}\times \frac{D1}{D2}\times \\ 10000.\end{array}\right)$

然后推导出切刀轴在同步区、异步区和过渡区的切刀轴反馈脉冲总数 的计算公式：

1、在同步区切刀轴反馈脉冲总数的计算公式：

$P5=\frac{\theta }{360}\times 10000\times Z,$

2、在过渡区切刀轴反馈脉冲总数的计算公式：

$P6=\frac{{\theta }_1}{360}\times 10000\times Z,$

3、在异步区切刀轴反馈脉冲总数的计算公式：

$P7=\frac{360-\theta -{\theta }_1}{360}\times 10000\times Z,$

其中，Z表示切刀齿轮箱减速比，即

最后根据在不同区的检测编码器反馈脉冲数和切刀轴反馈脉冲总数推 导出在不同区的电子齿轮比：

1、在同步区的电子齿轮比的计算公式：

$F1=\frac{P5}{P2}=\frac{\frac{\theta }{360}\times 10000\times Z}{\frac{\theta }{360}\times \frac{D1}{D2}\times 10000}=\frac{D1}{D2}\times Z,$

2、在异步区的电子齿轮比的计算公式：

$F2=\frac{P7}{P4}=\frac{\frac{360-\theta -{\theta }_1}{360}\times 10000\times Z}{\frac{L}{\pi \times D2}\times 10000-\frac{\theta }{360}\times \frac{D1}{D2}\times 10000-\frac{{\theta }_1}{360}\times \frac{D1}{D2}\times 10000}=\frac{\pi \times D2\times (360-\theta -{\theta }_1)}{360\times L-\theta \times \pi \times D1-{\theta }_1\times \pi \times D1}\times Z,$

3、在过渡区的电子齿轮比的计算公式：

$F3=F1=\frac{D1}{D2}\times Z.$

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，避免了通过现有技术方 案中的PLC或其他控制器来对飞剪机进行控制，从而有效地减少了飞剪 机的成本，同时也降低了飞剪机的布线难度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于 本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。