【摘要】
本文主要講述應用臺達CAN總綫在自動衝床設備系統的應用，介紹自動衝床控制系統配置和工藝，以及臺達CAN總綫的運動控制應用技術。
【關鍵字】
臺達、CAN總綫、PLC、HMI、伺服。
【前言】
傳統的多工位衝床生產車間出了需要配備多臺衝床和操作人員外，還需要更多的半成品儲放空間和搬運時間，以及勞動資源，在搬運過程中，還會造成產品損壞或缺陷，甚至搬運工人的受傷。
僅在珠三角地區的衝床行業里，平均每年發生的斷指事故至少在30000起以上，被工廠機器截斷的手指至少40000根。因此，若是普通衝床還要注意操作人員生產安全，避免生產事故發生，生產效率還會受到操作人員工作效率（例如疲勞、情緒等）影響，容易造成生產的產量和質量的不穩定。
多工位的自動化衝床具備自動送料機構，除了節省車間設備數量和操作人員數量，以及設備的安裝空間外，還節省了半成品儲放空間和搬運工作，不僅避免半成品在搬運過程中損壞，還保障了操作人員生產的安全，降低了操作工人的安全事故發生率，加強了生產的自動化程度，克服了工人因工作疲勞造成的生產速度下降，提高了生產效率，避免了因工人誤操作造成的不良品，穩定了生產質量。同時，面對日益增加的生產工人用工成本，多工位的自動送料衝床機構是未來衝床行業發展的趨勢。
【正文】
一、衝床自動送料機構的原理
衝床自動送料機是一種用於冷擠壓套圈類零件加工設備的送料機，包含一套鋼板給料機構，和半成品搬運機構。
鋼板給料機：由鋼板放卷緩存機構和氣缸推送料機構組成，每周期定量放卷緩存鋼板，和向衝床工位定長推送鋼板一次；
半成品搬運機：由絲桿、滑軌等傳動機械組成機械手，控制機械手的夾爪作夾緊、送料、鬆開、返回4個階段的動作，與衝床一致的節奏來完成半成品的工位轉移，將工件依次送到下一工位的模具中心，直到將最后一道工位沖好的料送出衝床，轉移到出料口，落到收料框。 目前該設備送料絲桿螺距10mm，要求定位精度0.05mm。
1、衝床啟動時，機械手處於張開狀態，鋼板在上一周期衝壓模具上升時已經進料完成，等待衝壓成型。
2、衝壓模具下降過程中，機械手運行B階段，X軸正轉，機械手從原點向1#工位方向移動，在衝壓模具下降到下限位置時到達定位點，準備好夾料；
3、衝壓模具上升過程中，機械手運行C階段，Y1、Y2軸正轉走同步運動，使機械手開始夾緊工件，在衝壓模具離開夾緊空間后，機械手夾緊到位，夾具有彈性機構輔助夾緊工件，當夾緊不同產品的工件，尺寸大小不一樣時，可以避免造成夾緊位置的調整困難；
4、衝壓模具上升過程中，機械手夾緊后，X軸反轉，機械手向原點返回做送料動作，將工件從1#工位向第2#工位方向移動，機械手在衝壓模具到達上死點前到達定位點；鋼板放卷緩存機構和氣缸推送料機構同時動作，實現鋼板定長送料；
5、機械手在衝壓模具到達上死點時，Y1、Y2軸反轉，使機械手張開，讓工件落下，2#到7#工位會有夾具支撐落下定位，8#工位則是出料口，工件從8#工位落下出料；機械手等待下一衝壓周期開始時，再繼續返回取料點；
依此類推，機械手每動作一周期，工件就移往下一工位，經過7次衝壓和7次搬運后，由大變小衝壓拉伸成型，最終在第8個工位成品出料。
二、方案選型：
該機械的控制對周期相位一致性要求狠高，因為該衝床平時除了自動運行外，更換安裝新模具后，需要點動試運行，隨時調整，所以夾具機械手也必須跟隨同動運行，否則會出現卡料或撞料的現象，甚至會損壞設備。因此，我們專門選用了20PM這款有電子凸輪控制功能的運動控制器，再配合DVP-FPMC和A2伺服，可以使用CAN總綫將該運動控制的系統整合起來，實現省配綫安裝，快速調試。A2伺服的128萬高分辨率，可以使該機構實現較高的定位精度。另外，我們考慮到衝床本身震動較大，需要使用抗震動和干擾的相位角度檢測工具，同時考慮到安全問題，因此選用了一臺400W的A2伺服電機，利用其通訊方式的編碼器位置反饋功能，再從驅動器輸出的位置脈衝作為衝床周期相位角度的測量。
項次 名稱 型號 數量（臺）
1 運動控制器 DVP20PM00M 1
2 總綫擴展卡 DVP-FPMC 1
4 輸入輸出擴展模塊 DVP32HP11R 1
5 電源模塊 DVPPS02 1
6 伺服驅動器 ASD-A2-2023-M 3
7 伺服電機 ECMA-E11320ES 3
8 伺服驅動器 ASD-A2-0421-M 1
9 伺服電機 ECMA-C10604ES 1
10 觸摸屏 DOP-B07S211 1
11 CANOpen電纜 TAP-CB03 4
12 終端電阻 120歐姆 1
13 馬達動力電纜 ASD-CAPW2005 3
14 編碼器連接電纜 ASD-CAEN1005 3
15 馬達動力電纜 ASD-ABPW0005 1
16 編碼器連接電纜 ASD-ABEN0005 1
三、電氣原理圖：
四、電子凸輪的規劃：
Y1、Y2軸主要是保證長條形的機械手張開和夾緊時都能保持平行，使工件平穩夾緊，因此實際上在整個周期內都是走同步運動，所以凸輪曲綫會是一致的。而為了避免用戶在自行調試時，增加區分Y1、Y2軸主、從驅動器的工作，使設定參數的簡便，因此沒有使用A2伺服本身的龍門同步功能。
五、20PM程序編輯：
六、A2參數設定：
項次 名稱 參數 設定值
1 X軸 P1-01 B
P3-00 1
P3-01 203
2 Y1軸 P1-01 B
P3-00 2
P3-01 203
3 Y2軸 P1-01 B
P3-00 3
P3-01 203
4 角度測量 P1-46 100000
七、HMI畫面程序編輯：
八、應用效果：
客戶的自動衝床設備伺服送料機構已經生產多臺，目前最大送料速度50個/分鐘(機械設計極限)。送料精度0.02mm。
【結束語】
一臺這樣的設備比傳統的多臺單機組合，可以節省半個車間的地方，包括設備安放地方和半成品的儲存地方，還有節省了勞動力資源，降低勞動強度，提高生產效率，穩定生產品質，有效地保護了操作工人的生產安全，這樣的設備是未來實現工廠自動化的一種趨勢。
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