带双驱同步补偿功能的驱动装置及龙门式激光切割机的制作方法

1.本实用新型涉及龙门装置驱动技术领域，特别是一种带双驱同步补偿功能的驱动装置及龙门式激光切割机。


背景技术：

2.目前市面上的龙门式激光切割机，大都采用了双驱动器接收上位机传来的脉冲信号从而控制横梁两端电机同时移动，这样的设计虽然能解决了荷载分布不均的问题，但是上位记得脉冲信号一分为二，会造成会造成两个驱动器接收脉冲有前后时间差，导致电机启动不同步或者运动距离不一致，从而使激光切割的精度下降，并且长期使用还会导致横梁歪斜，从而对整个设备造成损坏，整体降低了龙门式激光切割机工作的稳定性。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种带双驱同步补偿功能的驱动装置及龙门式激光切割机。旨在提高龙门式激光切割机工作的稳定性。
4.实现上述目的，本实用新型提出一种带双驱同步补偿功能的驱动装置，应用于龙门式激光切割机，所述龙门式激光切割机包括龙门横梁、第一驱动组件、第二驱动组件、第一动作轴和第二动作轴，所述第一驱动组件带动龙门横梁第一端在第一动作轴上移动，所述第二驱动组件带动龙门横梁第二端在第二动作轴上移动，其特征在于，所述带双驱同步补偿功能的驱动装置包括：
5.脉冲输入端，用于接入上位机的脉冲控制信号；
6.第一驱动单元，所述第一驱动单元具有受控端、补偿输入端、同步输出端和控制信号输出端，所述第一驱动单元的受控端与所述脉冲输入端连接，所述第一驱动单元的控制信号输出端与所述第一驱动组件的受控端连接；
7.所述第一驱动单元，用于根据所述脉冲控制信号控制第一驱动组件，还用于检测所述龙门横梁的第一端的工作位置，得到并输出第一位置信号；以及
8.第二驱动单元，所述第二驱动单元具有受控端、补偿输出端、同步输入端和控制信号输出端，所述第二驱动单元的受控端与所述脉冲输入端连接，所述第二驱动单元的同步输入端与所述第一驱动单元的同步输出端连接，所述第一驱动单元的补偿输入端与所述第二驱动单元的补偿输出端连接，所述第二驱动单元的控制信号输出端与所述第二驱动组件的受控端连接；
9.所述第二驱动单元，用于根据所述脉冲控制信号控制第二驱动组件，还用于检测所述龙门横梁的第二端的工作位置，并得到第二位置信号；
10.所述第二驱动单元，还用于根据所述第一位置信号和第二位置信号，在确定所述龙门横梁的第一端的工作位置和所述龙门横梁的第二端的工作位置相对错位时，输出同步补偿信号；
11.所述第一驱动单元，还用于根据所述同步补偿信号，控制所述龙门横梁的第二端
的工作位置与所述所述龙门横梁的第一端的工作位置保持同步。
12.可选地，所述第一驱动单元包括第一驱动器和第一编码器，所述第一驱动器具有受控脚、电机控制脚、检测输入脚、补偿输入脚和同步输出脚，所述第一编码器具有输出脚，所述所述第一驱动器的受控脚与所述脉冲输入端连接，所述第一驱动器的电机控制脚与所述第一驱动组件的受控端连接，所述第一驱动器的检测输入脚与所述第一编码器的输出脚连接，所述第一驱动单元的受控端为所述第一驱动器的受控脚，所述第一驱动单元的补偿输入端为所述第一驱动器的补偿输入脚，所述第一驱动单元的同步输出端为所述第一驱动器的同步输出脚，所述第一驱动单元的控制信号输出端为第一驱动器的电机控制脚。
13.可选地，所述第二驱动单元包括第二驱动器和第二编码器，所述第二驱动器具有受控脚、电机控制脚、检测输入脚、补偿输出脚和同步输入脚所述第二编码器具有输出脚，所述所述第二驱动器的受控脚与所述脉冲输入端连接，所述第二驱动器的电机控制脚与所述第二驱动组件的受控端连接，所述第二驱动器的检测输入脚与所述第二编码器的输出脚连接，所述第二驱动器的同步输入脚与所述第一驱动器的同步输出脚连接，所述第二驱动器的补偿输出脚与所述第一驱动器的补偿输入脚连接，所述第二驱动单元的受控端为所述第二驱动器的受控脚，所述第二驱动单元的补偿输出端为所述第二驱动器的补偿输出脚，所述第二驱动单元的同步输入端为所述第二驱动器的同步输入脚，所述第二驱动单元的控制信号输出端为第二驱动器的电机控制脚。
14.可选地，所述第一驱动器和所述第二驱动器为伺服驱动器。
15.可选地，所述第一编码器和所述第二编码器为增量式编码器。
16.本实用新型还提出一种龙门式激光切割机，所述龙门式切割机包括龙门横梁、激光切割头、第一驱动组件、第二驱动组件、第一动作轴、第二动作轴和如上述任一带双驱同步补偿功能的驱动装置，所述第一驱动组件带动龙门横梁第一端在第一动作轴上移动，所述第二驱动组件带动龙门横梁第二端在第二动作轴上移动。
17.可选地，所述激光切割头设置于所述龙门横梁上。
18.可选地，所述第一驱动组件和第二驱动组件为伺服电机。
19.本实用新型通过设置脉冲输入端、第一驱动单元和第二驱动单元等组成了带双驱同步补偿功能的驱动装置，其中，脉冲输入端用于接入上位机的脉冲控制信号，第一驱动单元和第二驱动单元根据脉冲控制信号控制对应的驱动组件从而控制龙门横梁的两端动作，同时第一驱动单元还有用于检测龙门横梁的第一端的工作位置，得到并输出第一位置信号，第二驱动单元同样检测所述龙门横梁的第二端的工作位置，并得到第二位置信号，并根据根据所述第一位置信号和第二位置信号，在确定所述龙门横梁的第一端的工作位置与所述龙门横梁的第二端的工作位置错位时，输出同步补偿信号给到第一驱动单元，第一驱动单元根据所述同步补偿信号，控制所述龙门横梁的第二端的工作位置与所述所述龙门横梁的第一端的工作位置保持同步。从而提高了龙门式激光切割机工作的稳定性。
附图说明
20.为了更清楚地说明本是为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不
付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
21.图1为本实用新型带双驱同步补偿功能的驱动装置的模块示意图；
22.图2为本实用新型带双驱同步补偿功能的驱动装置一实施例的电路示意图；
23.图3为本实用新型龙门式激光切割机的俯视角示意图。
24.附图标号说明：
25.标号名称标号名称00龙门横梁10脉冲信号接收端20第一驱动单元30第二驱动单元u1第一驱动器51第一驱动组件cod1第一编码器u2第二驱动器52第二驱动组件cod3第二编码器41第一动作轴42第二动作轴
26.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
29.另外，若本实用新型实施例中有设计“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特种可以明示或者隐含地包括至少一个该特种。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不再本实用新型要求的保护范围之内。
30.为提高提高激光切割机工作的稳定性。参考图1和图3，本实用新型提出一种带双驱同步补偿功能的驱动装置，应用于龙门式激光切割机，龙门式激光切割机包括龙门横梁00、第一驱动组件51、第二驱动组件52、第一动作轴41和第二动作轴42，第一驱动组件51带动龙门横梁00第一端在第一动作轴41上移动，第二驱动组件52带动龙门横梁00第二端在第二动作轴42上移动，带双驱同步补偿功能的驱动装置包括脉冲输入端10、第一驱动单元20、第二驱动单元30，第一驱动单元20具有受控端、补偿输入端、同步输出端和控制信号输出端，第一驱动单元20的受控端与脉冲输入端10连接，第一驱动单元20的控制信号输出端与第一驱动组件的受控端连接，第二驱动单元30具有受控端、补偿输出端、同步输入端和控制信号输出端，第二驱动单元30的受控端与脉冲输入端10连接，第二驱动单元30的同步输入端与第一驱动单元20的同步输出端内连接，第一驱动单元20的补偿输入端与第二驱动单元
30的补偿输出端连接，第二驱动单元30的控制信号输出端与第二驱动组件的受控端连接。
31.其中，脉冲输入端10用于接入上位机的脉冲控制信号，第一驱动单元20用于根据脉冲控制信号控制第一驱动组件从而控制龙门横梁00的第一端动作，还用于检测龙门横梁00的第一端的工作位置，得到并输出第一位置信号，第二驱动单元30用于根据脉冲控制信号控制第二驱动组件从而控制龙门横梁00的第二端动作，还用于检测龙门横梁00的第二端的工作位置，并得到第二位置信号。同时，第二驱动单元30还用于根据第一位置信号和第二位置信号，在确定龙门横梁00的第一端的工作位置和龙门横梁00的第二端的工作位置相对错位时，输出同步补偿信号，第一驱动单元20还用于根据同步补偿信号，控制龙门横梁00的第二端的工作位置与龙门横梁00的第一端的工作位置保持同步。
32.在龙门式激光切割机工作中，通过脉冲输入端10接入来自上位机的脉冲控制信号，第一驱动单元20和第二驱动单元30你可以根据脉冲控制信号控制第一驱动组件和第二驱动组件以控制龙门横梁00的两端以一定速度动作，从而使龙门横梁00在龙门式激光切割机上前后移动。但龙门横梁00移动的过程中，第一驱动单元20还会检测龙门横梁00的第一端的工作位置，得到第一位置信号后通过同步输出端输出给第二驱动单元30。第二驱动单元30在检测龙门横梁00的第二端的工作位置并得到第二位置信号后，会根据第一位置信号和第二位置信号，确定龙门横梁00的两端是否错位，若龙门横梁00的第一端的工作位置比龙门横梁00的第二端的工作位置超前，则第二驱动器u2输出同步补偿信号至第一驱动器u1，第一驱动器u1根据同步补偿信号控制第一驱动组件减速动作，直至第一端与第二端的工作位置同步。同理，当龙门横梁00的第一端工作位置比龙门横梁00的第二端的工作位置落后时，则第二驱动器u2输出同步补偿信号至第一驱动器u1，第一驱动器u1根据同步补偿信号控制第一驱动组件加速动作，直至第一端与第二端的工作位置同步。
33.本实用新型通过设置脉冲输入端10、第一驱动单元20和第二驱动单元30等组成了带双驱同步补偿功能的驱动装置，其中，脉冲输入端10用于接入上位机的脉冲控制信号，第一驱动单元20和第二驱动单元30根据脉冲控制信号控制对应的驱动组件从而控制龙门横梁00的两端动作，同时第一驱动单元20还有用于检测龙门横梁00的第一端的工作位置，得到并输出第一位置信号，第二驱动单元30同样检测龙门横梁00的第二端的工作位置，并得到第二位置信号，并根据根据第一位置信号和第二位置信号，在确定龙门横梁00的第一端的工作位置和龙门横梁00的第二端的工作位置相对错位时，输出同步补偿信号给到第一驱动单元20，第一驱动单元20根据同步补偿信号，控制龙门横梁00的第二端的工作位置与龙门横梁00的第一端的工作位置保持同步。从而提高了龙门式激光切割机工作的稳定性。
34.参考图2，在本实用新型一实施例中，第一驱动单元20包括第一驱动器u1和第一编码器cod1。第一驱动器u1具有受控脚re1、电机控制脚con1、检测输入脚det1、补偿输入脚com1和同步输出脚syn1，第一编码器cod1具有输出脚，第一驱动器u1的受控脚re1与脉冲输入端10连接，第一驱动器u1的电机控制脚con1与第一驱动组件51的受控端连接，第一驱动器u1的检测输入脚det1与第一编码器cod1的输出脚连接，第一驱动单元20的受控端为第一驱动器u1的受控脚re1，第一驱动单元20的补偿输入端为第一驱动器u1的补偿输入脚com1，第一驱动单元20的同步输出端为第一驱动器u1的同步输出脚syn1。第二驱动单元30包括第二驱动器u2和第二编码器cod2。第二驱动器u2具有受控脚re2、电机控制脚con2、检测输入脚det2、补偿输出脚com2和同步输入脚syn2，第二编码器cod2具有输出脚，第二驱动器u2的
受控脚re2与脉冲输入端10连接，第二驱动器u2的电机控制脚con2与第二驱动组件52的受控端连接，第二驱动器u2的检测输入脚det2与第二编码器cod2的输出脚连接，第二驱动器u2的同步输入脚syn2与第一驱动器u1的同步输出脚syn1连接，第二驱动器u2的补偿输出脚com2与第一驱动器u1的补偿输入脚com1连接，第二驱动单元30的受控端为第二驱动器u2的受控脚re2，第二驱动单元30的补偿输出端为第二驱动器u2的补偿输出脚com2，第二驱动单元30的同步输入端为第二驱动器u2的同步输入脚syn2。
35.其中，第一驱动器u1和第二驱动器u2接收到来自上位机发出的脉冲信号后，根据上位机脉冲信号的频率控制第一驱动组件51与第二驱动组件52以一定速度动作，第一驱动组件51带动龙门横梁00的第一端动作，第二驱动组件52带动龙门横梁00的第二端动作，第一编码器cod1与第一驱动组件51的转动轴同转，第一驱动组件51每位移一定的距离，第一编码器cod1便会发出一个脉冲信号给到第一驱动器u1，第一驱动器u1通过检测输入脚det1收到多个脉冲信号后，将其再通过同步输出脚syn1输出给第二驱动器u2。同理，第二编码器cod2发出多个脉冲信号组成第二检测信号，第二驱动器u2通过检测输入脚det2接收到第二检测信号。同时，第二驱动器u2通过同步输入脚syn2得到来自第一驱动器u1输出的第一检测信号，若第一检测信号和第二检测信号的脉冲数量一致，则说明龙门横梁00的第一端与第二端在同步动作，第二驱动器u2的补偿输出脚com2悬空。如果第一检测信号的脉冲数量大于第二检测信号的脉冲数量，则说明龙门横梁00的第一端的工作位置超前于第二端，第二驱动器u2通过补偿输出脚com2输出低电平信号，第一驱动器u1通过补偿输入脚com1获得低电平信号后，控制电机减速，直至两端同步，第一驱动器u1不再输出低电平信号，再根据上位机脉冲信号的频率恢复电机速度。同理，当第一端的工作位置落后于第二端时，第二驱动器u2输出高电平信号，第一驱动器u1收到高电平信后，控制电机加速，至两端同步，第一驱动器u1不再输出高电平信号，再根据上位机脉冲信号的频率恢复电机速度。
36.参考图2，在本实用新型一实施例中，第一驱动器u1和第二驱动器u2为伺服驱动器。
37.其中，伺服驱动器为交流式伺服驱动器。交流式伺服驱动器采用dsp(digital signal process，数字信号处理芯片)作为控制核心，可以根据上位机发输出的脉冲信号的宽度、脉冲信号的频率调整输出给电机的交流信号的频率，从而改变电机的速度，采用软启动方式驱动以减小力矩。通过采用交流式伺服驱动器和dsp芯片，实现了对于电机的精准控制，提高了工作的稳定性，反应的快速性，控制的精准度，同时提高了集成化，且易于维护。同时，采用交流伺服电机，工作效率高，发热量小，维护成本低，提高了工作的稳定性。
38.可选地，除了采用交流式伺服驱动器以外，还可以采用直流式伺服驱动器，在实际应用中，可以根据需求进行选择，此处不作限定。
39.可选地，除了采用dsp作为控制核心外，还可以采用fpga(field programmable gate array，可编程逻辑门阵列芯片)或mcu(microcontroller unit微控制单元)为控制核心，在实际应用中，可以根据需求进行选择，此处不作限定。
40.参考图2，在本实用新型一实施例中，第一编码器cod1和第二编码器cod2为增量式编码器。
41.其中，增量式编码器没有固定的起始零点，随着电机轴转动，每位移一定的位置，增量式编码器会向驱动器输出一个脉冲，并且增量式编码器有着较长的量程距离，适合于
长距离的测量。通过使用增量式编码器，可靠性高，抗干扰性强，而且工作稳定，易于设备的维护。
42.可选地，除了采用增量式编码器，还可以使用绝对式编码器，在实际引用中，可以根据需求选择，此处不作限定。
43.参考图3，本实用新型还提出一种龙门式激光切割机，龙门式激光切割机包括龙门横梁00、激光切割头、第一驱动组件51、第二驱动组件52、第一动作轴41、第二动作轴42和如上述任一项的带双驱同步补偿功能的驱动装置。
44.其中，激光切割头设置于龙门横梁00上，第一驱动组件51和第二驱动组件52为伺服电机，第一驱动组件51带动龙门横梁00第一端在第一动作轴41上移动，第二驱动组件52带动龙门横梁00第二端在第二动作轴42上移动。
45.值得注意的是，带双驱同步补偿功能的驱动装置的详细电路可参照上述实施例，此处不再赘述。可以理解的是，由于在龙门式激光切割机中使用了上述的带双驱同步补偿功能的驱动装置，因此，龙门式激光切割机的实施例包括上述的带双驱同步补偿功能的驱动装置全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。
46.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。