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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 步進電機

"森創”交流伺服在自動三維彎管機上的應用

發布日期：2022-04-27 點擊率：61

    1. 背景
    隨著中國經濟水平的飛速發展和不斷提高，家用電器、工業設備、交通設施等需求急劇增加，許多金屬管的形狀要求也不斷復雜化，目前，二維的彎管機由于無法滿足日益復雜的工業需要而逐漸被三維彎管機所取代。并且在彎管機系統中采用高效的數控系統或可編程控制器（PLC）、高精度的伺服系統，為彎管機系統完成復雜的、高精度的動作提供了重要的技術保證。
2. 挑戰
    國外的一些彎管機廠商經常采用FUNAC、SIEMENS等數控系統作為上位控制，三個軸或部分或全部采用進口伺服作為傳動，設備的響應速度和定位精度較高，并且可操作性好、維護簡便。而國內的廠商在關注通用性能的同時，還關心兩點：一是如何能滿足自身加工生產的一些特殊需要，另一個就是成本如何能降低。我公司技術人員通過對客戶功能需求進行分析，確定采用人機界面（HMI）和PLC實現上位控制，用交流伺服電機作為傳動，完全可以完成以下性能要求：手動、半自動、全自動等多種操作方式，并可滿足有芯棒和無芯棒、單角度和多角度、二維角和三維角選擇等不同控制要求場合的特定需要，可存儲上百種產品型號，每種型號可設定多個彎管角度參數和旋轉角度參數，可滿足多種復雜、多角度、不同空間的要求，并可對工作進度進行實時監控顯示。

3. 方案
    自動三維彎管機控制系統主要由人機界面（HMI）、可編程控制器（PLC）、三套伺服電機以及油缸和氣缸等組成，如下圖所示。帶有配方功能的人機界面（HMI）可存儲上百種工件的工藝參數，實現人機對話。PLC使用松下FP-X，可同時實現四軸定位和兩組插補功能，滿足了三維彎管機控制系統復雜的控制要求。而設備中的伺服電機全部采用國產的“森創”交流伺服電機，其作用是實現兩個軸（折彎軸和旋轉軸）的旋轉角度控制以及實現一軸（進給軸）進給控制，其中進給軸和折彎軸進行直線插補完成折彎功能，兩軸的位移由折彎的角度確定，旋轉軸根據指令進行旋轉定位。此外，電磁閥配合油缸、氣缸用于實現彎管動力，如主夾、副夾、料夾、芯桿、托管等。

4. 難點
    伺服電機在這個設備中起著至關重要的作用，伺服良好的性能是整個設備能夠正常運行的關鍵，通過調整參數，使得伺服電機運行在最佳狀態保證了整個設備得正常運行。由于傳動機構的不同，為保證設備的速度和精度，每個軸都需要適當的調節最終輸出端轉一圈所需的脈沖個數，但是實現插補的兩個軸需要保證該脈沖個數完全相同，通過設定伺服電機的電子齒輪比就可以很方便地解決這個問題。由于被加工工件的種類有上百種，每個工件的彎頭數又可具體到20個之多，由于每個彎頭的相關數據需要依次調用，為簡化程序在編寫時可以考慮用索引寄存器來不斷的調用存儲在人機界面配方中的這些數據，再經過一系列的實數運算轉化為脈沖個數。由于工件型號的不同，經常在末工位加工時直線進給方向的余量很少，為防止料夾與副夾相撞，因此需要各動作按特定的組合順序進行處理。
5. 效益
    自動彎管機自成功設計以來，經多次修改完善，現已批量投入生產應用。該控制系統在各方面與以往的彎管系統相比有著很大的優勢：零件參數選擇達到上百種，可實現多角度的彎管，加工的產品從實心的鋼條到空心的金屬管，從家用電器到工業化工車船設備用金屬管等；彎管長度和角度旋轉控制實現自動化，在精度上有很大的提高，誤差允許值控制在±0.1度范圍內，一個人就可實現操作，大大節約了人工成本，也大大提高生產效率；操作系統方便，人-機對話簡單易懂，通過簡單培訓即可實現安全操作；完善的報警系統及合理的程序設計，給系統維護和調試人員帶來了很大的方便，減少了大量的調試時間。
    通過長時間的運行驗證表明，該系列的彎管機在家用電器、石油化工等行業的應用中收到了良好的經濟效益和社會效益，是值得廣泛推廣和使用的設備。而森創交流伺服電機在其中也體現出了自身優越的性能，受到用戶一致好評。事實證明，森創交流伺服電機完全可以滿足彎管機行業的使用要求，在這個行業中是值得信賴和推廣的。

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