Page 39 - 理化检验-物理分册2025年第二期
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廖智帅：激光切割机切割平台重复定位精度提高方法
切割平台重复定位精度的影响因素进行分析，设计
了一种伺服控制方式，自动消除了切割平台的累积
误差，提高了切割平台的重复定位精度，避免了切割
平台模板被激光切割而损坏。
1 激光切割机切割平台的主要结构
切割平台主要由电磁铁、原点传感器、伺服电
机、减速机、伺服器、钢丝绳、滑块等传动机构组成。
利用上料机械手放置试样后，将试样保持水平状态。
为了匹配850~1 800 mm的来样长度， 将切割模板分
图 2 切割平台设计结构示意
成4个模组来进行张开或缩减 （见图2）。切割模板
器），PLC将试样长度转换成脉冲幅值，然后将脉冲
上的2号模组和3号模组为减速机齿轮内轮驱动的
幅值发送给伺服控制器，伺服控制器收到脉冲幅值
模组，1号模组和4号模组为减速机齿轮外轮驱动的
之后，进行电子齿轮比计算，然后给伺服电机输出电
模组。切割平台依靠减速机齿轮带动钢丝绳移动，
压和电流，以控制伺服电机的速率和转矩 。当伺
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因此平台移动距离来自于减速机旋转的圈数。
服电机驱动平台移动到相应的距离后，伺服电机的
2 改造前的伺服控制方式 编码器反馈到位信号给PLC，PLC发送允许切割的
2.1 控制原理 指令给激光切割机，激光开始对试样进行切割。切
在改造之前，切割模板移动距离的控制方式原 割完成后，机械手取走试样，切割平台移动到原点传
理如图3所示， 伺服电机采用的是闭环控制。首先由 感器位置，移动到位后反馈原点信号给PLC，随后
上位机将试样的长度发送给PLC（可编程逻辑控制 PLC等待下一张试样的长度信息。
图 3 改造前的控制方式原理示意
2.2 影响重复定位精度的因素 性的作用，使得钢丝绳和减速机齿轮产生了相对摩
切割平台上的 2 号模组每天来回移动接近 擦，导致切割平台在连续移动的过程中产生了累积
[3]
400次。切割平台的移动是依靠伺服电机的减速机 误差 。在前期使用时，激光切割机每周都会出现
带动钢丝绳来驱动，由于钢丝绳在拉动平台时本身 切割平台的模板被激光切坏、平台上的电磁铁损坏
受到张力的作用，尤其是在启动和停止时，其受到惯 等现象（见图4）。
图 4 损坏的切割模板外观
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