交流伺服系統(tǒng)在貨架冷彎成型線中的應(yīng)用

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1、交流伺服系統(tǒng)在貨架冷彎成型線中的應(yīng)用摘  要:針對本公司貨架冷彎成型線的交流伺服控制系統(tǒng)的技術(shù)特點和產(chǎn)品工藝要求,結(jié)合三菱系列伺服驅(qū)動器及伺服驅(qū)動電機(jī)的實際應(yīng)用,分析了系統(tǒng)應(yīng)用其解決定長控制的設(shè)計思想和控制原理。實際應(yīng)用控制精度最高在±0.1mm左右且可避免累積誤差,能達(dá)到較高精度位置控制的目的和要求。    關(guān)鍵詞:交流伺服系統(tǒng)定長控制位置控制    1、引言  1.1在貨架立柱冷彎成型生產(chǎn)線中導(dǎo)入在線預(yù)沖孔工序和在線液壓停剪技術(shù),既擴(kuò)大了貨架立柱的截面形狀的設(shè)計范圍和制造精度,又滿足了貨架鋼結(jié)構(gòu)體系設(shè)計與裝配上的要求,極大地優(yōu)化了貨架鋼結(jié)構(gòu)

2、組成機(jī)理,特別是當(dāng)立體倉庫(AS/RS)系統(tǒng)在我國的興起和廣泛發(fā)展,對貨架立柱的孔位精度、長度控制等方面提出了更高要求?! ?.2本文就進(jìn)口的貨架立柱冷彎成型生產(chǎn)線利用交流伺服控制原理實現(xiàn)的在線預(yù)沖孔和在線液壓停剪控制裝置進(jìn)行分析探討,力求實現(xiàn)在很多冷彎場合達(dá)到較高位置精度控制的目的和要求,與同行共勉。  2、貨架冷彎成型線的工作原理  2.1貨架冷彎成型線基本生產(chǎn)工藝及設(shè)備構(gòu)成:  2.1.1貨架組件的一般生產(chǎn)工藝為:開卷——校平——在線伺服送料沖孔——成型軋制——矯直——定尺切斷(或伺服跟蹤切斷)——打包——后期噴涂處理等;  2.1.2相

3、對應(yīng)的設(shè)備為:開卷機(jī)——校平機(jī)——伺服送料裝置——壓力機(jī)——冷彎軋制機(jī)組(二十站左右)——矯直頭——液壓切斷裝置和液壓站——打包機(jī)或其它附屬設(shè)備+電氣控制系統(tǒng)等?! ?.2貨架冷彎成型線交流伺服控制系統(tǒng)的基本原理:  如圖一所示。(系統(tǒng)組成及原理)    2.3該系統(tǒng)由五部分組成,即計算機(jī)(PC)、伺服驅(qū)動控制卡、交流伺服調(diào)速系統(tǒng)(交流伺服控制器、伺服電機(jī)及相應(yīng)的控制電纜)、傳感檢測及反饋、輔助主動作執(zhí)行系統(tǒng)。主控程序只有幾百K,運(yùn)行在DOS操作系統(tǒng)下,主控微機(jī)通過打印端口LP1:與伺服驅(qū)動控制卡相連,并通過數(shù)據(jù)線發(fā)送位置或速度指令,在線適應(yīng)性

4、調(diào)節(jié)或設(shè)定PID調(diào)節(jié)參數(shù)(程序設(shè)計過程中將其作開放性設(shè)計,便于調(diào)整)見后附圖,并進(jìn)行數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換,通過相應(yīng)的控制板卡輸出±10V的模擬信號并經(jīng)過交流伺服放大器放大后驅(qū)動伺服電動機(jī),半閉環(huán)或閉環(huán)位置控制反饋系統(tǒng)由電機(jī)軸端裝有的增量式光電碼盤(或在被傳動的物體上設(shè)置測量輥和增量式光電碼盤轉(zhuǎn)換裝置)提供信號(A、B、IN脈沖)來完成位置伺服系統(tǒng)的位置反饋,位置反饋環(huán)中傳感元件-增量式光電編碼器將運(yùn)動構(gòu)件實時的位移(或轉(zhuǎn)角)變化量以A、B相差分脈沖形式長線傳輸?shù)浆F(xiàn)場控制站(PC機(jī))中進(jìn)行編碼器脈沖計數(shù),以獲得數(shù)字化位置信息,主控微機(jī)計算給定位置與

5、實際位置(即反饋到的位置)的偏差后,根據(jù)偏差范圍采取相應(yīng)的PID控制策略,將數(shù)字控制作用經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換變成模擬控制電壓,并輸出給伺服放大器,最終調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)動,完成期望值的反復(fù)多次閉環(huán)反饋定位控制,在控制原理上實現(xiàn)小誤差高精度的位置定位;然后主控程序?qū)o助主動作執(zhí)行系統(tǒng)下達(dá)運(yùn)行指令,完成特定的機(jī)械抱閘動作、壓力機(jī)在線沖壓運(yùn)動、液壓停剪切斷運(yùn)動等?! ?.4本機(jī)組的主要特點:一次性投資成本較高,最大交流伺服功率有一定的限制,但后期運(yùn)行成本低,特別是貨架組件的一次成材率高,產(chǎn)品精度高,應(yīng)用范圍廣且附加產(chǎn)值高。  3、自動送料機(jī)及沖孔裝置分析及工作原理  

6、3.1貨架立柱冷彎成型生產(chǎn)線的在線預(yù)沖孔加工工序自動送料裝置由上下一對φ75的導(dǎo)料輥組成,主要工作動力來源于交流伺服電機(jī),依靠料板與上下導(dǎo)料輥之間的摩擦力送料,貨架立柱的帶鋼分布孔在壓力機(jī)上沖壓完成,主體設(shè)計如圖二,本裝置原設(shè)計為美國寶德(BALDOR)3.7KR-J2S-系列的5KR-J2伺服系統(tǒng)具有良好的機(jī)器響應(yīng)性、低速穩(wěn)定性、包含機(jī)械系統(tǒng)在內(nèi)的最佳狀態(tài)調(diào)整的特點等;速度頻率響應(yīng)達(dá)到550HZ以上,非常適合用于高速定位的場合,比較適合于負(fù)載慣性矩比會增大以及韌性較差的設(shè)備(我公司為鏈傳動機(jī)組,此點要求較重要)?!     ?.3自動送料裝置

7、主要由圖三所示的結(jié)構(gòu)組成,⑴光電傳感器1#主要反饋進(jìn)入壓力機(jī)工作區(qū)域的鋼帶存在狀況,如:余料、缺料等;⑵伺服電機(jī)經(jīng)齒輪箱向下導(dǎo)料輥傳遞輸送動力,齒輪箱的傳動比i(如i=11的設(shè)計選型)和電機(jī)的轉(zhuǎn)速決定該系統(tǒng)送料定位速度;⑶旋轉(zhuǎn)編碼器測出上導(dǎo)料輥(被動送料及被動測量點)通過與板料間的運(yùn)動傳遞的位置信號⑷機(jī)械抱閘實現(xiàn)定位后的位置固定;⑸光電傳感器2#實現(xiàn)壓力機(jī)的工作控制要求的位置信號的傳遞;⑹上下模實現(xiàn)在線孔位的沖壓;要求壓力機(jī)沖壓噸位配套、機(jī)床或模具精度的配套等。  3.4具體的每模送料步距量值的大小由PC設(shè)置相應(yīng)的記數(shù)脈沖數(shù)或長度轉(zhuǎn)化值比較決定

8、,并由與上導(dǎo)料輥相聯(lián)的角編碼器被動測量反饋相協(xié)調(diào)(由程序設(shè)定),從而實現(xiàn)沖壓板料的可調(diào)整、高精度、無積累誤差的步距送料沖壓,累積誤差由程序中設(shè)置的誤差

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