1. 背景

隨著中國經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展和不斷提高，家用電器、工業(yè)設(shè)備、交通設(shè)施等需求急劇增加，許多金屬管的形狀要求也不斷復(fù)雜化，目前，二維的彎管機(jī)由于無法滿足日益復(fù)雜的工業(yè)需要而逐漸被三維彎管機(jī)所取代。并且在彎管機(jī)系統(tǒng)中采用高效的數(shù)控系統(tǒng)或可編程控制器（PLC）、高精度的伺服系統(tǒng)，為彎管機(jī)系統(tǒng)完成復(fù)雜的、高精度的動作提供了重要的技術(shù)保證。

2. 挑戰(zhàn)

國外的一些彎管機(jī)廠商經(jīng)常采用FUNAC、SIEMENS等數(shù)控系統(tǒng)作為上位控制，三個軸或部分或全部采用進(jìn)口伺服作為傳動，設(shè)備的響應(yīng)速度和定位精度較高，并且可操作性好、維護(hù)簡便。而國內(nèi)的廠商在關(guān)注通用性能的同時，還關(guān)心兩點(diǎn)：一是如何能滿足自身加工生產(chǎn)的一些特殊需要，另一個就是成本如何能降低。我公司技術(shù)人員通過對客戶功能需求進(jìn)行分析，確定采用人機(jī)界面（HMI）和PLC實現(xiàn)上位控制，用交流伺服電機(jī)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(chǎn)品型號，每種型號可設(shè)定多個彎管角度參數(shù)和旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)，可滿足多種復(fù)雜、多角度、不同空間的要求，并可對工作進(jìn)度進(jìn)行實時監(jiān)控顯示。

3. 方案

自動三維彎管機(jī)控制系統(tǒng)主要由人機(jī)界面（HMI）、可編程控制器（PLC）、三套伺服電機(jī)以及油缸和氣缸等組成，如下圖所示。帶有配方功能的人機(jī)界面（HMI）可存儲上百種工件的工藝參數(shù)，實現(xiàn)人機(jī)對話。PLC使用松下FP-X，可同時實現(xiàn)四軸定位和兩組插補(bǔ)功能，滿足了三維彎管機(jī)控制系統(tǒng)復(fù)雜的控制要求。而設(shè)備中的伺服電機(jī)全部采用國產(chǎn)的“森創(chuàng)”交流伺服電機(jī)，其作用是實現(xiàn)兩個軸（折彎軸和旋轉(zhuǎn)軸）的旋轉(zhuǎn)角度控制以及實現(xiàn)一軸（進(jìn)給軸）進(jìn)給控制，其中進(jìn)給軸和折彎軸進(jìn)行直線插補(bǔ)完成折彎功能，兩軸的位移由折彎的角度確定，旋轉(zhuǎn)軸根據(jù)指令進(jìn)行旋轉(zhuǎn)定位。此外，電磁閥配合油缸、氣缸用于實現(xiàn)彎管動力，如主夾、副夾、料夾、芯桿、托管等。




4. 難點(diǎn)

伺服電機(jī)在這個設(shè)備中起著至關(guān)重要的作用，伺服良好的性能是整個設(shè)備能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵，通過調(diào)整參數(shù)，使得伺服電機(jī)運(yùn)行在最佳狀態(tài)保證了整個設(shè)備得正常運(yùn)行。由于傳動機(jī)構(gòu)的不同，為保證設(shè)備的速度和精度，每個軸都需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)最終輸出端轉(zhuǎn)一圈所需的脈沖個數(shù)，但是實現(xiàn)插補(bǔ)的兩個軸需要保證該脈沖個數(shù)完全相同，通過設(shè)定伺服電機(jī)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(shù)又可具體到20個之多，由于每個彎頭的相關(guān)數(shù)據(jù)需要依次調(diào)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(diào)用存儲在人機(jī)界面配方中的這些數(shù)據(jù)，再經(jīng)過一系列的實數(shù)運(yùn)算轉(zhuǎn)化為脈沖個數(shù)。由于工件型號的不同，經(jīng)常在末工位加工時直線進(jìn)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(jìn)行處理。

5. 效益

自動彎管機(jī)自成功設(shè)計以來，經(jīng)多次修改完善，現(xiàn)已批量投入生產(chǎn)應(yīng)用。該控制系統(tǒng)在各方面與以往的彎管系統(tǒng)相比有著很大的優(yōu)勢：零件參數(shù)選擇達(dá)到上百種，可實現(xiàn)多角度的彎管，加工的產(chǎn)品從實心的鋼條到空心的金屬管，從家用電器到工業(yè)化工車船設(shè)備用金屬管等；彎管長度和角度旋轉(zhuǎn)控制實現(xiàn)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(nèi)，一個人就可實現(xiàn)操作，大大節(jié)約了人工成本，也大大提高生產(chǎn)效率；操作系統(tǒng)方便，人-機(jī)對話簡單易懂，通過簡單培訓(xùn)即可實現(xiàn)安全操作；完善的報警系統(tǒng)及合理的程序設(shè)計，給系統(tǒng)維護(hù)和調(diào)試人員帶來了很大的方便，減少了大量的調(diào)試時間。

　　通過長時間的運(yùn)行驗證表明，該系列的彎管機(jī)在家用電器、石油化工等行業(yè)的應(yīng)用中收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，是值得廣泛推廣和使用的設(shè)備。而森創(chuàng)交流伺服電機(jī)在其中也體現(xiàn)出了自身優(yōu)越的性能，受到用戶一致好評。事實證明，森創(chuàng)交流伺服電機(jī)完全可以滿足彎管機(jī)行業(yè)的使用要求，在這個行業(yè)中是值得信賴和推廣的。

制 造 商：北京和利時電機(jī)技術(shù)有限公司（原四通電機(jī)）
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