臺達機電產品在軸承切管機上的應用

2012-03-29

中達電通股份有限公司

　　本文主要介紹了雙軸伺服切管機的設計原理，同時介紹了利用我們臺達的PLC、伺服、TP04G在軸承切管機上的整體解決方案，并且相比之前的切管機比較在自動化水平、加工效率、廢料率等均有顯著的提升。
　　1　引言
　　軸承切管機是軸承加工領域的Z初工序加工機械，它主要是把空心管按照軸承高度的需要，切成等長尺寸的小圈，通常機器在一個軸承加工廠里面需要很多臺機床連續工作。以往的切管機是在機械上調整切管的長度，也就是送一次料到平頭，然后伺服或者步進控制的刀頭切一次料，然后再送一次料，這樣循環，但是往往這樣的切管效率比較低下，而且送料部分經常因為送不到位，而導致機械定位不準確而切出來的圈不合格，增加報廢率，針對此問題，設計了一種新型的雙軸切管機，也就是圈的長度不是靠送料和平頭來保證，而且全方位的保護功能，可以保證一個工人可以同時管至少三臺以上這樣的機器，在人力成本不斷增加的現在，此機器勢必成為此領域的佼佼者。
　　2　雙軸伺服切管機自動化系統設計
　　雙軸伺服切管機核心的部分是兩軸伺服的循環配合動作，一軸為拖板軸向軸，另一軸為切刀切向軸，拖板軸向軸主要是做圈長定位用的，（a）當軸向往管的方向走的時候，當定位傳感器碰到管的頭部的時候就確認管的位置，進PLC硬件中斷，進行脈沖禁止，然后再根據切管的長度做一個補償定位；（b）定位完畢切向切刀進行切管，切管完畢；軸向繼續前進重復a、b的動作，直至切到管子送料的末端，也就是極限位置，軸向退回，然后送料，送料完畢，重復a、b動作，這就是雙軸伺服切管的Z基本的動作流程。雙軸伺服切管機與普通切管機的機械構架如圖1所示。

圖1　雙軸伺服切管機與原先普通切管機的機械構架示意圖

　　3　臺達PLC控制方案
　　3.1 PLC雙軸伺服
　　由于使用了雙軸伺服控制，所以方案中使用的是32EH00T2型PLC主機做定位控制，同時利用中斷方式來實現軸向定位的切換。由于使用的是接觸式傳感器（X0）外部中斷來做脈沖禁止，然后切換到長度定位，同時使用的是絲桿傳導，所以精度問題可以保證（0.1mm以內），具體的PLC系統如圖2所示；控制工藝流程如圖3所示。

圖2　PLC系統結構圖

圖3　PLC控制工藝流程

　　3.2 軸向定位長度計算及控制
　　新型的雙軸伺服切管機與普通的切管機Z關鍵的部分就是軸向定位和切管長度控制及計算，新型切管機不需要平頭來做切管的定位，而是只需要讓伺服軸向往管方向走，等碰到了再進行長度定位，但是此方案需要高響應和一定的程序編程技巧，上面提到的外部中斷進行脈沖切換是一個比較快又比較準的方案，通過圖4切管定位及計算，可以看到切管的長度分兩部分組成：L1：刀頭距，此距離可以進行機械調整，一般調整完以后不需要作大的修改；L2：補償距離，此補償距離就是根據實際切的管的長度需要作一個小的調整；所以切管長度L=L1+L2.以往舊的切管機L1就等于切管的長度，而且在空間上刀與頭的位置的不變的，但是新的機器刀與頭的位置是整體隨軸在走的，這就是為什么新的機器可以一次送料多次切割的關鍵所在。

圖4　切管定位及計算

　　4　結束語
　　軸承行業是加工密集型行業，所有的企業只關心一個問題：單機產量，評價一臺機器的好壞，效率幾乎是它的生命，而之前老式的切管機送一次料切一次管，效率自然不是很高，但是雙軸切管機，完全可以做到送一次料連續切多次管，特別在切短圈的時候，送一次料可以切10次以上，那樣的速度是以往的切管機無法比擬的。
　　隨著源材料價格的不斷上升，同時軸承利潤的不斷下降，企業想要在每個環節節省成本，而以往的切管機由于送料部分有先天的缺陷：就是有送料不到位的問題存在，而以往的切管機恰恰是靠送料到位平頭做定位的，那如果送不到位，切出來的圈就必然不合格，白白浪費材料不說，效率也下降，即使料送不到位，它照樣可以準確切割，只不過少切幾個圈而已，但是不浪費材料也不影響效率。目前此機器已經成功開發完成，并且已經投入應用，并且得到了用戶的高度認可。