使用旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)裝模高度自動(dòng)調(diào)整的辦法

廖小飛

（東風(fēng)柳州汽車股份有限公司，廣西 柳州545000）

90年代初，公司從濟(jì)南第二機(jī)床廠引進(jìn)數(shù)臺(tái)400T曲柄機(jī)械壓力機(jī)，用于卡車橫梁的成型加工。設(shè)備運(yùn)行多年以后，受震動(dòng)沖擊影響，滑塊高度刻度表內(nèi)齒輪變形卡滯且難于修復(fù)，表盤受油漬污染讀數(shù)困難，滑塊高度無法正常顯示，更換模具時(shí)裝模高度調(diào)整困難。為此在滑塊內(nèi)加裝旋轉(zhuǎn)編碼器，利用觸摸屏顯示取代刻度表，利用PLC采集編碼器數(shù)據(jù)后對(duì)滑塊高度進(jìn)行了閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)了裝模高度自動(dòng)調(diào)整的功能。改造后滑塊高度值能實(shí)時(shí)在觸摸屏上準(zhǔn)確顯示，更換模具時(shí)，只需操作者在觸摸屏上輸入指定的滑塊高度值，滑塊就能自動(dòng)準(zhǔn)確的運(yùn)行到相應(yīng)高度，解決了以往裝模調(diào)整時(shí)需要操作者“邊看邊操作”效率低且調(diào)整精度不高的問題，生產(chǎn)效率得到提高，設(shè)備可靠性得到提高，具有一定的實(shí)用價(jià)值。本文對(duì)此改造辦法進(jìn)行介紹。見圖1.

圖1 設(shè)備現(xiàn)場照片

1 實(shí)現(xiàn)辦法

圖2為改造的系統(tǒng)原理圖，由圖可以看出，加裝旋轉(zhuǎn)編碼器、PLC、觸摸屏后，通過閉環(huán)控制能對(duì)滑塊高度進(jìn)行比較精準(zhǔn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。受滑塊內(nèi)部空間限制，調(diào)整電機(jī)需通過減速機(jī)、蝸輪蝸桿、鏈輪鏈條與旋轉(zhuǎn)編碼器連接，兩者旋轉(zhuǎn)角度建立線性關(guān)系。編碼器采用Autonics公司生產(chǎn)的EPM50S多圈絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器。該編碼器單圈信號(hào)位寬為10bit（1024分辨率），多圈信號(hào)位寬為13bit（8192圈）[1]，意味著每當(dāng)編碼器旋轉(zhuǎn)一周，能發(fā)出1 024個(gè)脈沖，最大記錄8 192圈。當(dāng)開動(dòng)滑塊調(diào)整電機(jī)進(jìn)行裝模高度調(diào)整時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)編碼器旋轉(zhuǎn)，此時(shí)編碼器23bit的數(shù)據(jù)送入PLC進(jìn)行處理，就可以計(jì)算出當(dāng)前滑塊的實(shí)時(shí)位置。在觸摸屏上設(shè)置所需要的滑塊高度值后，PLC將此設(shè)定值與實(shí)時(shí)值進(jìn)行比較，進(jìn)行閉環(huán)控制，最終讓滑塊精確達(dá)到指定高度。

圖2 系統(tǒng)原理圖

PLC采用三菱FX2N系列，編碼器與PLC的連接采用硬接線方式，單圈10bit信號(hào)接入X160開始的連續(xù)10個(gè)輸入端子，多圈13bit信號(hào)接入X200開始的連續(xù)13個(gè)輸入端子[2]，編碼器接口如圖3所示。

圖3 編碼器接口

編碼器旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與當(dāng)前裝模高度存在線性關(guān)系，假設(shè)滑塊傳動(dòng)比為4/1，即編碼器旋轉(zhuǎn)一圈滑塊移動(dòng)4 mm.設(shè)D258為觸摸屏上的標(biāo)定輸入值，D268為滑塊高度最終顯示值，D512為編碼器總?cè)?shù)計(jì)算值。標(biāo)定計(jì)算PLC控制圖如圖4所示。

圖4 標(biāo)定計(jì)算

經(jīng)過標(biāo)定后，變量D268與滑塊的實(shí)際高度值精確吻合，D268即為滑塊高度的當(dāng)前值。設(shè)變量D122為裝模高度的設(shè)定值，當(dāng)在GT1000觸摸屏上輸入所需裝模高度值D122以后，PLC將D122與當(dāng)前值D268進(jìn)行比較，如果D122比D268大，滑塊自動(dòng)向上移動(dòng)命令發(fā)出，滑塊調(diào)整電機(jī)正轉(zhuǎn)，達(dá)到減速區(qū)間（例如1 mm）后，滑塊調(diào)整電機(jī)正轉(zhuǎn)停止。滑塊自動(dòng)向上移動(dòng)控制圖如圖5所示。

圖5 滑塊自動(dòng)向上移動(dòng)

然后滑塊依靠慣性繼續(xù)向上移動(dòng)，當(dāng)設(shè)定值D122比當(dāng)前值D268大0.13 mm時(shí)，防粘電機(jī)接觸器動(dòng)作，滑塊停止在當(dāng)前位置（見圖6）。

圖6 滑塊自動(dòng)停止

以上是滑塊自動(dòng)向上調(diào)整的過程，向下調(diào)整的過程控制原理類似，在此不再贅述。通過以上辦法，在有其他相關(guān)連鎖信號(hào)的條件下，實(shí)現(xiàn)了裝模高度的自動(dòng)調(diào)整。改造后，換模精度實(shí)測能到0.1 mm左右，比改造前有所提高。

2 結(jié)束語

壓力機(jī)設(shè)備使用多年后，在長期的震動(dòng)沖擊下，滑塊高度刻度表容易損壞，裝模高度不能精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，對(duì)沖壓件的質(zhì)量影響較大。使用編碼器、PLC、觸摸屏等目前主流的工控技術(shù)對(duì)已運(yùn)行接近三十年的壓力機(jī)進(jìn)行改造，提高了生產(chǎn)效率，提高了設(shè)備可靠性，改善了沖壓件加工質(zhì)量，產(chǎn)生了比較好的經(jīng)濟(jì)效益。公司另外有幾臺(tái)800T壓力機(jī)目前也按照此方法進(jìn)行了改造，提升了公司老舊機(jī)械壓力機(jī)設(shè)備的現(xiàn)代化水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]奧托尼克斯公司.EPM50說明書[EB/OL].2012.http：//www.autonicschina.com/products/products_detail.php catecode=01/06/02&db_uid=1265.

[2]三菱電機(jī)工業(yè)自動(dòng)化.FX2N可編程控制器資料[EB/OL].2014.http：//cn.mitsubishielectric.com/fa/zh/download/dwn_idx_manual.asp.