薄板激光焊机激光梁位置伺服系统.pdf

仪春故木与传感器
第7期
Instrument Technique and Sensor
薄板激光焊机激光梁位置伺服系统
董观2,杨洪',王睿',何林
(1.河北工业大学控制科学与工程学院,天津300130;2.河北省控制工程技术研究中心,天津30030)
摘要:介绍了冷轧薄板生产线LW21L激光焊机激光梁位置伺服控制系统的相关エ艺和控制方法。该位置伺服系统
采用 SIMODRIVE61U变频、1FK7交流同步伺服电机和旋转编码器等电器。根据焊接工艺需要伺服系统的定位方式设
置为手动控制和自动控制两种,定位系筑设置为相对位置定位系统和绝对位置定位系统。采用P( OFIBUS通信,保证了
参数的快速、准确传递。该系统实现了切割光头和焊接光头的精确定位以及速度的闭环控制。
关键词:激光焊机;位置伺服;变频器;定位
中图分类号:TYP273;TG439.4
文献标识码:A
文章编号:1002-1841(2012)07-0055-03
Position Servo System for Laser Beam of Laser Welding in Thin Strip Steel Plate
LONG Yan.2, YANG Hong, WANG Rui HE Lin
1. Hebei University of Technology, School of Control Science and Engineering, Tianjin 300130, China
2. Hebei Control Engineering Research Center, Tianjin 300130, China)
Abstract: Technological process of servo system and control system for laser beam of LW21 E, type laser welder in cold rolled
plate production line were introduced. Siemens SIMODRIVE 611U inverter, 1FK7 ac synchronous servo motor and revolving en-
coder were adopted in the control system. Manual localization way for the servo control system was set as manual control and auto-
matic control, positioning system was set as relative positioning system and absolute positioning system according to the welding
process. PROFIBUS was adopted to communicate, to ensure the parameters of the rapid and accurate transfer. This system realizes
the cutting baldheaded and welding baldheaded of accurate location and speed closed-loop control
Key words: laser welder; position servo; inverter; positioning
激光焊机激光梁的工艺流程
何服系统控制切割光头的速度,使完成尾帯钢的切割。
焊机在生产线上按电气结构分为操作侧和驱动测,在空间
在带尾、带首准备结東后,激光梁位置伺服系统要根据首
上定义生产线方向为X轴,焊缝方向为Y轴,光头上下移动的尾带钢中较窄的宽带在γ轴操作侧定位焊接光头的初始位,根
方向为Z轴。如图1所示
据首、尾带钢的厚度、材质等工艺参数,激光梁位置伺服系统控
驱动侧
制焊接光头的速度,使完成带钢的焊接。
Z轴
2激光梁的伺服控制系统
2.1激光梁位置伺服系统的硬件
激光梁位置伺服系统的硬件主要由 SIMODRIVE6lU通用变
频器、交流元刷同步电机1FK7、旋转编码器组成。 SMODRIVE
光梁
焊接光头
6lU变频器由电源模块、控制模块、 PROFIBUS DP模块组成。
操作侧切剿光头
X轴
2.2激光梁位置伺服系统的位置参数和动作点位
激光梁y轴方向运动与焊接焊接过程的各个工艺流程密
图1激光梁结构简图
切相关,是一个复杂的运动控制过程,它的动作要严格按照焊
带尾准备时,对中以参考位中心线为基准,激光梁位置何接过程的主时序图,其中主要包括带头准备,带尾准备,带钢调
服系统要根据尾带钢的实际宽度在γ轴操作侧定位切割光头整,焊接准备,完成焊接。61U变频器可以设置64个快移程序
的初始位,驱动侧定位切割光头的终止位。根据尾带钢的厚段,每个程序段都有程序段号(0-63)、位置、速度、加速倍率
度、材质等工艺参数,激光梁位置何服系统控制切割光头的速减速倍率、指令、指令参数、模式等参数。具体的动作参数要根
度,使完成尾带钢的切割。
据激光梁在焊接工艺流程中动作相关的位置参数来计算它的
带首准备时,激光梁位賢伺服系统要根据首带钢的实际宽动作点位。激光梁动作的位置参数包含:接头与剪切头之间
度在γ轴驱动侧定位切割光头的初始化,操作侧定位切割光头的距离,激光梁γ轴加速距离,激光梁到操作侧距离,激光启动
的终止位。根据首带钢的厚度,材质等工艺参数,激光梁位置距离,y轴中心线位置,入口带钢宽度,出口带钢宽度、入口带钢
基金项目:河北省科技支撑计划项日(07212114D)
厚度,出口带钢厚度,带钢宽度最小值。根据位置参数结合工
收稿日期:2011-07-25收修改稿日期:2012-03-20
艺和经验数据可按下式计算动作点位