龍門(單臂)刨床的軟換向

張晉宏

(山西百一機(jī)械設(shè)備制造有限公司，山西 太原 030003)

龍門(單臂)刨床為提高工作效率，減少空程時(shí)間，這就要求工作臺退刀時(shí)高速返回。高速運(yùn)行換向時(shí)必然帶來大的沖程。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定沖程距離不能大于410 mm。超過這一距離，為確保安全，應(yīng)立即使工作臺停止工作。為減少沖程，必然要提高減速和換向強(qiáng)度。這樣，就會聽到減速和換向時(shí)強(qiáng)烈的機(jī)械撞擊聲。機(jī)械傳動裝置的強(qiáng)烈碰撞和沖擊使機(jī)械的磨損增大，縮短了機(jī)械的使用壽命。如何使龍門刨床工作臺既開得快，又聽不到減速和換向時(shí)的機(jī)械撞擊聲，這就是軟換向。

1 傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)—電動機(jī)機(jī)組調(diào)速的龍門(單臂)刨床的換向

傳統(tǒng)采用的發(fā)電機(jī)—電動機(jī)機(jī)組進(jìn)行調(diào)速的龍門(單臂)刨床，為了實(shí)現(xiàn)高速換向時(shí)相對平穩(wěn)，是通過換向時(shí)在速度給定回路里串接可調(diào)電位器，減小速度給定來實(shí)現(xiàn)的。增大電位器的阻值，則換向平穩(wěn)，越位增大;反之，則越位減小，換向撞擊聲增大。龍門(單臂)刨床工作時(shí)，操作工根據(jù)工作臺速度的不同，反復(fù)調(diào)節(jié)電位器手柄，以達(dá)到換向撞擊聲相對小又不至于沖出越位距離。應(yīng)該說，傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)—電動機(jī)機(jī)組調(diào)速的龍門(單臂)刨床沒有軟換向的功能。

2 采用現(xiàn)代直流調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)龍門(單臂)刨床軟換向

采用現(xiàn)代可控硅雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行龍門(單臂)刨床工作臺的速度調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的軟換向。筆者在對龍門(單臂)刨床進(jìn)行電氣改造的工程實(shí)踐中，采用英國歐陸公司的全數(shù)字直流調(diào)速裝置SSD 590+進(jìn)行工作臺的速度調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了工作臺高速平穩(wěn)運(yùn)行，減速和換向時(shí)幾乎聽不到機(jī)械撞擊聲。

2.1 動態(tài)控制減速時(shí)斜坡減速時(shí)間

龍門(單臂)刨床為了實(shí)現(xiàn)工作臺高速軟換向，換向前的減速是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。斜坡減速時(shí)間(ramp decel time)設(shè)置得過大，高速時(shí)的減速效果不明顯，工作臺會沖過去;斜坡減速時(shí)間設(shè)置的過小，工作臺低速時(shí)踏上減速開關(guān)，會產(chǎn)生機(jī)械撞擊聲。

利用SSD 590 +調(diào)速系統(tǒng)的功能模塊RAMPS 中的輸出信號RAMPING(斜坡函數(shù)的輸出值與速度給定值兩者差值的絕對值大于可編程閾值RAMPING THRESH 時(shí)，RAMPING 置1)來動態(tài)切換斜坡減速時(shí)間，即可解決上述矛盾。當(dāng)工作臺低速踏上減速開關(guān)時(shí)，RAMPING 為0 狀態(tài)，斜坡減速時(shí)間為一較大值;工作臺高速踏上減速開關(guān)，RAMPING 置1，將斜坡減速時(shí)間切換為一較小值。這種動態(tài)控制斜坡減速時(shí)間的方法能保證工作臺在任何速度下減速時(shí)既可有效減速，又不產(chǎn)生機(jī)械撞擊聲。相應(yīng)的SSD 590 +編程功能圖如圖1 所示。

相應(yīng)的驅(qū)動參數(shù)設(shè)置為:

VALUE 1［339］=0.50(可根據(jù)調(diào)試情況調(diào)整)

VALUE 2［340］=0.10(可根據(jù)調(diào)試情況調(diào)整)

INPUT SOURCE［364］=113

OUTPUT DEST［365］=392

INPUT SOURCE［390］=339

AUX INPUT SOURCE［394］=340

MODE［393］=0

OUTPUT DEST［391］=3

RAMPING THRESH［286］=30(可根據(jù)調(diào)試情況調(diào)整)

2.2 軟換向

換向信號發(fā)出后，工作臺由于慣性的作用繼續(xù)向原方向運(yùn)動。為了使工作臺不沖出終端，在換向開始后的一個(gè)時(shí)段t1內(nèi)，需要相對快地增大反向的速度給定值，即減小斜坡加速時(shí)間(ramp accel time)。當(dāng)然，過小的斜坡加速時(shí)間會造成機(jī)械撞擊聲。t1時(shí)段一直要持續(xù)到齒輪脫開。隨后，SSD 590 +恢復(fù)正常的斜坡加速時(shí)間。在緊接著開始的一個(gè)時(shí)段t2內(nèi)，齒輪將開始反向嚙合。為了盡量消除齒輪反向嚙合時(shí)由于輪齒間隙造成的輪齒間的強(qiáng)烈碰撞，可以在齒輪轉(zhuǎn)向反向嚙合的這一段很短暫的時(shí)間t2里將電流給定極限(main curr.limit)降到很小，使電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩減小。t2時(shí)段一直要持續(xù)到齒輪完全反向嚙合到位。t1時(shí)段和t2時(shí)段都是要嚴(yán)格控制的。t1時(shí)段短了，會使工作臺的沖程增大，甚至沖出終端;t1時(shí)段長了，會出現(xiàn)齒輪嚙合的撞擊聲。t2時(shí)段短了，也會出現(xiàn)齒輪嚙合的撞擊聲;t2時(shí)段長了，會使換向過程不必要地延長。實(shí)際調(diào)試時(shí)，往往需要在PLC 程序中反復(fù)調(diào)整t1時(shí)段和t2時(shí)段，才能達(dá)到理想的效果。利用PLC 向SSD 590 +發(fā)出t1時(shí)段和t2時(shí)段信號，來切換斜坡加速時(shí)間和電流給定極限的SSD 590 +的編程功能圖分別如圖2 和圖3 所示。

“生命認(rèn)知”調(diào)查問卷包含前面修訂后的BA量表和PDCA量表，以考察家長的來生觀念和家長對親子談話的自我評估，及其他人口統(tǒng)計(jì)學(xué)信息，如兒童的姓名、性別、生日，家長的性別、年齡、學(xué)歷、職業(yè)、宗教信仰等。

相應(yīng)的驅(qū)動參數(shù)設(shè)置為:

VALUE 3［341］=0.50(可根據(jù)調(diào)試情況調(diào)整)

VALUE 4［342］=0.10(可根據(jù)調(diào)試情況調(diào)整)

OUTPUT［102］=397

INPUT SOURCE［395］=341

AUX INPUT SOURCE［399］=342

MODE［398］=0

OUTPUT DEST［396］=2

INPUT 0［564］=120.00(可根據(jù)調(diào)試情況調(diào)整)

INPUT 1［565］=10.00(可根據(jù)調(diào)試情況調(diào)整)

OUTPUT［105］=560

OUTPUT［593］=421

3 結(jié)語

采用現(xiàn)代全數(shù)字的可控硅雙閉環(huán)直流調(diào)速裝置進(jìn)行龍門(單臂)刨床工作臺的速度調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)軟換向，可以使工作臺高速運(yùn)行時(shí)幾乎沒有機(jī)械撞擊聲。整個(gè)軟換向過程通過自動控制實(shí)現(xiàn)，不需要操作工干預(yù)。龍門(單臂)刨床采用軟換向技術(shù)，切削后可以高速返回，顯著減少了空程時(shí)間，大大提高了龍門(單臂)刨床的工作效率;消除了機(jī)械碰撞和沖擊，減少了減速箱的磨損，顯著延長了機(jī)械的使用壽命。

若用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行龍門刨床工作臺的速度調(diào)節(jié)，采用本文闡述的原理來實(shí)現(xiàn)軟換向，相信會取得更好的效果。

［1］590+Series DC Digital Drive Product Manual［Z］.2003.

［2］陳伯時(shí).自動控制系統(tǒng)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1980.