【摘要】
本文主要講述應(yīng)用臺(tái)達(dá)CAN總綫在自動(dòng)衝床設(shè)備系統(tǒng)的應(yīng)用，介紹自動(dòng)衝床控制系統(tǒng)配置和工藝，以及臺(tái)達(dá)CAN總綫的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用技術(shù)。
【關(guān)鍵字】
臺(tái)達(dá)、CAN總綫、PLC、HMI、伺服。
【前言】
傳統(tǒng)的多工位衝床生產(chǎn)車間出了需要配備多臺(tái)衝床和操作人員外，還需要更多的半成品儲(chǔ)放空間和搬運(yùn)時(shí)間，以及勞動(dòng)資源，在搬運(yùn)過程中，還會(huì)造成產(chǎn)品損壞或缺陷，甚至搬運(yùn)工人的受傷。
僅在珠三角地區(qū)的衝床行業(yè)里，平均每年發(fā)生的斷指事故至少在30000起以上，被工廠機(jī)器截?cái)嗟氖种钢辽?0000根。因此，若是普通衝床還要注意操作人員生產(chǎn)安全，避免生產(chǎn)事故發(fā)生，生產(chǎn)效率還會(huì)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(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量的不穩(wěn)定。
多工位的自動(dòng)化衝床具備自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，除了節(jié)省車間設(shè)備數(shù)量和操作人員數(shù)量，以及設(shè)備的安裝空間外，還節(jié)省了半成品儲(chǔ)放空間和搬運(yùn)工作，不僅避免半成品在搬運(yùn)過程中損壞，還保障了操作人員生產(chǎn)的安全，降低了操作工人的安全事故發(fā)生率，加強(qiáng)了生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，克服了工人因工作疲勞造成的生產(chǎn)速度下降，提高了生產(chǎn)效率，避免了因工人誤操作造成的不良品，穩(wěn)定了生產(chǎn)質(zhì)量。同時(shí)，面對(duì)日益增加的生產(chǎn)工人用工成本，多工位的自動(dòng)送料衝床機(jī)構(gòu)是未來衝床行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。
【正文】
一、衝床自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的原理
衝床自動(dòng)送料機(jī)是一種用於冷擠壓套圈類零件加工設(shè)備的送料機(jī)，包含一套鋼板給料機(jī)構(gòu)，和半成品搬運(yùn)機(jī)構(gòu)。
鋼板給料機(jī)：由鋼板放卷緩存機(jī)構(gòu)和氣缸推送料機(jī)構(gòu)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(yùn)機(jī)：由絲桿、滑軌等傳動(dòng)機(jī)械組成機(jī)械手，控制機(jī)械手的夾爪作夾緊、送料、鬆開、返回4個(gè)階段的動(dòng)作，與衝床一致的節(jié)奏來完成半成品的工位轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移到出料口，落到收料框。 目前該設(shè)備送料絲桿螺距10mm，要求定位精度0.05mm。
1、衝床啟動(dòng)時(shí)，機(jī)械手處於張開狀態(tài)，鋼板在上一周期衝壓模具上升時(shí)已經(jīng)進(jìn)料完成，等待衝壓成型。
2、衝壓模具下降過程中，機(jī)械手運(yùn)行B階段，X軸正轉(zhuǎn)，機(jī)械手從原點(diǎn)向1#工位方向移動(dòng)，在衝壓模具下降到下限位置時(shí)到達(dá)定位點(diǎn)，準(zhǔn)備好夾料；
3、衝壓模具上升過程中，機(jī)械手運(yùn)行C階段，Y1、Y2軸正轉(zhuǎn)走同步運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械手開始夾緊工件，在衝壓模具離開夾緊空間后，機(jī)械手夾緊到位，夾具有彈性機(jī)構(gòu)輔助夾緊工件，當(dāng)夾緊不同產(chǎn)品的工件，尺寸大小不一樣時(shí)，可以避免造成夾緊位置的調(diào)整困難；
4、衝壓模具上升過程中，機(jī)械手夾緊后，X軸反轉(zhuǎn)，機(jī)械手向原點(diǎn)返回做送料動(dòng)作，將工件從1#工位向第2#工位方向移動(dòng)，機(jī)械手在衝壓模具到達(dá)上死點(diǎn)前到達(dá)定位點(diǎn)；鋼板放卷緩存機(jī)構(gòu)和氣缸推送料機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)鋼板定長送料；
5、機(jī)械手在衝壓模具到達(dá)上死點(diǎn)時(shí)，Y1、Y2軸反轉(zhuǎn)，使機(jī)械手張開，讓工件落下，2#到7#工位會(huì)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(jī)械手等待下一衝壓周期開始時(shí)，再繼續(xù)返回取料點(diǎn)；
依此類推，機(jī)械手每動(dòng)作一周期，工件就移往下一工位，經(jīng)過7次衝壓和7次搬運(yùn)后，由大變小衝壓拉伸成型，最終在第8個(gè)工位成品出料。
二、方案選型：
該機(jī)械的控制對(duì)周期相位一致性要求狠高，因?yàn)樵撔n床平時(shí)除了自動(dòng)運(yùn)行外，更換安裝新模具后，需要點(diǎn)動(dòng)試運(yùn)行，隨時(shí)調(diào)整，所以夾具機(jī)械手也必須跟隨同動(dòng)運(yùn)行，否則會(huì)出現(xiàn)卡料或撞料的現(xiàn)象，甚至?xí)䲟p壞設(shè)備。因此，我們專門選用了20PM這款有電子凸輪控制功能的運(yùn)動(dòng)控制器，再配合DVP-FPMC和A2伺服，可以使用CAN總綫將該運(yùn)動(dòng)控制的系統(tǒng)整合起來，實(shí)現(xiàn)省配綫安裝，快速調(diào)試。A2伺服的128萬高分辨率，可以使該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)較高的定位精度。另外，我們考慮到衝床本身震動(dòng)較大，需要使用抗震動(dòng)和干擾的相位角度檢測工具，同時(shí)考慮到安全問題，因此選用了一臺(tái)400W的A2伺服電機(jī)，利用其通訊方式的編碼器位置反饋功能，再從驅(qū)動(dòng)器輸出的位置脈衝作為衝床周期相位角度的測量。
項(xiàng)次 名稱 型號(hào) 數(shù)量（臺(tái)）
1 運(yùn)動(dòng)控制器 DVP20PM00M 1
2 總綫擴(kuò)展卡 DVP-FPMC 1
4 輸入輸出擴(kuò)展模塊 DVP32HP11R 1
5 電源模塊 DVPPS02 1
6 伺服驅(qū)動(dòng)器 ASD-A2-2023-M 3
7 伺服電機(jī) ECMA-E11320ES 3
8 伺服驅(qū)動(dòng)器 ASD-A2-0421-M 1
9 伺服電機(jī) 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(dá)動(dòng)力電纜 ASD-CAPW2005 3
14 編碼器連接電纜 ASD-CAEN1005 3
15 馬達(dá)動(dòng)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(guī)劃：
Y1、Y2軸主要是保證長條形的機(jī)械手張開和夾緊時(shí)都能保持平行，使工件平穩(wěn)夾緊，因此實(shí)際上在整個(gè)周期內(nèi)都是走同步運(yùn)動(dòng)，所以凸輪曲綫會(huì)是一致的。而為了避免用戶在自行調(diào)試時(shí)，增加區(qū)分Y1、Y2軸主、從驅(qū)動(dòng)器的工作，使設(shè)定參數(shù)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(shù)設(shè)定：
項(xiàng)次 名稱 參數(shù) 設(shè)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(yīng)用效果：
客戶的自動(dòng)衝床設(shè)備伺服送料機(jī)構(gòu)已經(jīng)生產(chǎn)多臺(tái)，目前最大送料速度50個(gè)/分鐘(機(jī)械設(shè)計(jì)極限)。送料精度0.02mm。
【結(jié)束語】
一臺(tái)這樣的設(shè)備比傳統(tǒng)的多臺(tái)單機(jī)組合，可以節(jié)省半個(gè)車間的地方，包括設(shè)備安放地方和半成品的儲(chǔ)存地方，還有節(jié)省了勞動(dòng)力資源，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，穩(wěn)定生產(chǎn)品質(zhì)，有效地保護(hù)了操作工人的生產(chǎn)安全，這樣的設(shè)備是未來實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化的一種趨勢(shì)。
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