管體車絲機刀塔旋轉不到位故障處理

位中波，黃 明

（煙臺魯寶鋼管有限責任公司，山東煙臺 265503）

0 引言

煙臺魯寶引進的Colinet 管體車絲機刀塔為五工位液壓刀塔，采用3 個接近開關進行目標位置檢測，利用BCD 編碼方式，完成刀塔5 個工位的編碼控制。2009 年投產以來，5 工位液壓刀塔經常出現“不到位或者過位”現象。面對該故障，Colinet 設備調試人員告知只能采取修改T66 制動延時去解決，因此后期，每當刀塔出現“不到位或者過位”現象，現場均采取修改T66 的制動時間去解決，但是修改T66 的制動時間能暫時性解決該問題，后期還得頻繁修改延時。

針對刀塔“不到位或者過位”情況，分析液壓刀塔內部結構及控制原理，結合液壓控制原理，利用液壓馬達的優越性，優化控制程序，徹底解決問題。

1 刀塔結構及定位原理

刀塔主軸裝配3 個定位盤（圖1），定位用的粗定位銷與精定位銷。

圖1 刀塔主軸

1.1 粗定位

粗定位盤類似棘輪結構，其鎖緊銷子為特制銷子，銷子不僅能完成粗定位，同時銷子上開2 個口（一個正常流量口，一個為節流口），因此該銷子不僅能完成定位功能，同時也具有液壓調速閥的功能。

1.2 精定位銷

精定位銷子為普通倒梯形銷子，用以完成5 工位刀塔的精確定位功能。精定位是否成功，其定位精度取決于粗定位是否能精準定位，因此粗定位精度為核心控制點。

2 Colinet 刀塔控制原理

自動狀態下，數控系統發出旋轉命令M55，刀塔開始旋轉，當定位盤（圖1）旋轉到M54 工位，3 個編碼接近開關檢測到定位盤上編碼凸起裝置，制動銷（圖2）延時動作，隨后精定位銷動作，完成刀塔主軸定位，然后刀塔鎖緊裝置動作，鎖緊刀塔。

第一步：當M55 執行后，PLC 程序置位M162.0（圖2），然后刀塔旋轉電磁閥得電（M121.4），粗定位電磁閥失電（M121.5），刀塔開始旋轉。

第二步：刀塔旋轉到M54 工位（M161.1 置位），程序置位M161.4（圖3），進入延時控制。

第三步：控制程序檢測到M161.4 導通后，程序置位M162.1，隨后進行T66 延時（也就是經常修改的時間繼電器）（圖4）。

圖2 刀塔運行

圖3 “目標工位”前一工位

第四步：當T66 延時到后，程序置位M162.3，，隨后執行（圖5）中的程序，失電粗定位電磁閥得電，粗定位銷動作，完成刀塔粗定位，同時也完成調速閥功能，降低刀塔精定位速度。

第五步：刀塔進入精定位控制程序后，刀塔進入慢速控制程序，這樣刀塔就完成了從M54 工位到M55工位。

第六步：當程序檢測到M55 工位（M163.7），刀塔繼續旋轉T25 延時（此時旋轉馬達處于過載中）（圖6），隨后M162.4 導通，控制精定位電磁閥失電，完成刀塔的精定位過程。

圖4 刀塔粗定位

3 解決方案

通過對Colinet 控制模型剖析，并結合現場維修，明確粗定位不到位是導致5 工位液壓刀塔旋轉不到位的根本性原因，也就是說，徹底解決粗定位問題，也就徹底解決5 工位液壓刀塔不到位的問題。

解析刀塔液壓控制原理可知，解決刀塔粗定位的問題，也就是解決液壓平穩的問題，然而由于刀塔的機械磨損，以及液壓站不具備恒流量等條件，因此排除通過機械改進去解決5 工位刀塔問題的可能性。

圖5 刀塔制動

圖6 精定位控制

通過程序改造，5 工位液壓刀塔再未出現定位不準現象，具體實施步驟如下

第一步：車絲機數控系統執行M55，當加工程序檢測到工位4 后，制動銷動作，同時為了避免制動銷插入工位4 前面（必須保證在工位4 與工位5 之間），將粗制動延時T66 調整為60 ms，進而保證粗制動銷子處于工位4 與工位5 之間（制動銷相當于液壓調速閥，刀塔旋轉速度自動下降，進而刀塔進入慢速旋轉過程）。

第二步：刀塔從快速進入慢速旋轉后，制動銷在旋轉馬達帶動下，制動銷逐漸向工位5 的棘輪靠近，當制動銷與工位5 完全接觸后，這時工位5 的到位開關發出信號，告知PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）程序，刀塔定位到位。

第三步：工位5 檢測到到位信號后，通過T25 延時（為確保刀塔充分定位，該延時盡可能的長，設置為350 ms），使得旋轉馬達處于過載堵轉狀態，刀塔旋轉電磁閥斷電，精定位銷完成定位，與此同時，鎖緊油缸動作，完成刀塔定位鎖緊。

4 結束語

剖析管體車絲機五工位液壓刀架原始控制模型，分析刀塔機械結構與液壓控制原理基礎上提出一種控制程序優化方案，通過實施該方案，5 工位刀架旋轉不到位問題得到徹底解決。