面板型運動控制器在空調分流器鉆床上的運用

鄒江峰

摘要：提高設備生產效率，節約生產成本是生產型企業提高經濟效益的重要方式。所以要從企業利益出發，開發出適合產品的最佳設備，為企業創造跟多效益，同時也是提高生產力的重要途徑。

關鍵詞：低成本、高效率、安全、穩定。

前言

大中型黃銅分流器是商用空調重要部件，壓縮機出來的冷媒要經過分流器把冷媒平均分配到熱交換器上。毛胚件是通過熱模鍛造機鍛制而成，比起黃銅澆鑄硬度和機械強度及密封性都有很大提高。

分流器本體上少至2個孔，多的要打近30個孔，不同產品的都有不同的孔數，而且每種孔都有自己的傾斜角度，種類繁多，個別產品上還有尺寸不同的兩種孔，加工起來比較費時費力。

1.確立方案

分析工藝后方法有大致下列兩種：

1.1.利用加工中心 開通第五軸控制數控分度頭打孔，這種方法的好處是什么樣的孔都能打，但是費用很高，加工中心和數控分度頭及改造費用每臺要超過100萬元。且加工中心做這樣單一的工作有點大材小用了。

1.2.利用專用自動鉆床（風電式動力頭）打孔，數控分度頭控制孔數，加上角度工作臺調節（手動）角度。這樣做的好處是費用比較小，整個投資能控制在5～6萬圓左右，只是要單獨做一套自動控制裝置控制整臺設備自動運行就可以了。

第一種方案費用實在太高，并且由于分流器產量比較多，改造一兩臺根本不能滿足生產需要。經過認真分析考慮再結合自身技術能力決定采取第二種方法。第二種放能完成大部分分流器的工作要求，但是有少數品種一個本體上有兩種不同孔徑的產品不能打，于是想在下面加一個數控十字工作臺。風電式動力頭加裝雙頭鉆來個實現，打完一個規格的孔再根據程序自動移動到另外一個鉆頭下打控。整個設備處要求裝料卸料外其余都自動完成。這樣就需要控制3個軸做運動，一個軸控制數控分度頭，兩個頭控制數控十字滑臺。如果利用plc來控制，雖然也可以發送脈沖來控制步進電機或伺服電機，但是要控制三個軸還是比較有難度的，而且plc程序編程后要變動的話需要專業人員修改，數控平臺歸零位，在運行中急停（plc高頻脈沖是由硬件發出的，而梯形圖程序的工作是循環掃描）都是比較復雜的。大多數型號plc都沒有多軸聯動功能，要加裝昂貴的特殊功能模塊才能有類似功能。經濟性和工程難度還是比較高的。如果利用數控銑床系統，控制分度頭和數控十字平臺是沒問題的，但是控制風電式動力頭的控制就有問題了，這個風電式動力頭是靠壓縮空氣通過兩位五通電磁換向閥控制上下，另外還要控制主軸電機的運行。一般來說，只有中高檔數控系統（如發那科、西門子、三菱等數控系統）才會有開放式的plc編程模塊，才能完成控制這個動力頭的工作，但是這類數控系統一般要和生產廠家一起合作才能完成這個工作。費用要比利用plc控制高很多。

經過搜索，發現一種面板型運動控制器比較合適這種設備且費用也比較低。改型面板型運動控制器（數控系統）采用高性能32 位CPU，驅動裝置可采用細分步進電機或交流伺服電機，配備液晶顯示器，全封閉觸摸式操作鍵盤。該系統具有可靠性高，精度高，噪音小，操作方便等特點。該控制器可控制1-3個電機運動，可實現點位、直線插補、圓弧插補的操作。具有簡易PLC 功能，輸入/輸出的設置功能可方便的使用和維修，適用于各類的1-3 軸運動裝置。比較適合分流器鉆床的要求，一個軸控制分度頭，其余兩軸控制數控十字平臺，它自帶的I/O接口正好能控制風電式動力頭，完全滿足工藝需要。

2.工程細節

首先，電氣上按照要求，再參考各元件的功能接線圖畫出電氣原理圖。機械上就比較簡單了，數控分度頭、數控十字平臺、風電式動力頭都能從市場上可以直接買到，只需把他們組裝上去就可以了。該型運動控制器有16路信號輸入，8路型號輸出可根據要求在參數中自由設定。數控十字滑臺采用110兩廂四線步進電機驅動，直線滾珠導軌、3205滾珠絲杠做為傳動軸，110兩廂四線步進電機步距角為1.8度.3205滾珠絲杠每圈傳動距離為5MM。

步進電整步距角傳動距離為：

這樣的精度是能夠滿足分流器加工要求的，但是為了調試方便和照顧使用者的習慣，必須把運動控制器的運行顯示精度調到0.001MM。這就需要用到步進電機驅動器上面的細分功能和運動控制器的電子齒輪了。步進電機驅動器的細分不僅能使步進電機提高精度，更能使步進電機運行平穩、減少噪音。

電子齒輪分子，分母的確定方法：

電機單向轉動一周所需的脈沖數 （n） / 電機單向轉動一周所移動的距離（以微米為單位） （m）。現在把步進電機驅動器細分設為5000，也就是步進電機每轉360度需要5000個脈沖，這樣每個脈沖能使絲桿傳動0.001MM。根據電子齒輪計算公式得出電子齒輪為1/1。公式：

數控分度頭也是用110兩相步進電機驅動的，減速比為1/90，細分設為4000。根據公式：

也是1/1，這樣也就是說步進電機每個脈沖分度頭運動0.001度，運動控制器每發一個脈沖顯示增（減）量為0.001。

按照設計方案完成設備安裝后，設定I/O點及各個參數聯機調試后完全能夠達到設計要求及產品需要，并且由于該運動控制器編程是采取填表式編程，所以即使不是專業人員也能根據該機提示很快掌握，調試方便、靈活。為了更大的減少編程工作，可把動力頭控制的程序做成子程序，直接調用，節省了程序空間，更方便操人員使用。（具體編程方式可詳見該運動控制器說明書）

3.總結

利用該型運動控制器做的分流器數控鉆床具有電路簡化、系統安全可靠、故障率低，調試簡單等優點。比以前用plc做過的幾臺分流器（未帶數控滑臺）機床具有投資更小，程序簡單，界面友好的優點。

參考文獻：

[1] 黃志堅，趙旭東 新型電氣伺服控制技術應用案例精選 2010年08月

[2] 向曉漢，王寶銀 三菱FX系列PLC完全精通教程 2012-05-01