面板型運(yùn)動(dòng)控制器在空調(diào)分流器鉆床上的運(yùn)用

鄒江峰

摘要：提高設(shè)備生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本是生產(chǎn)型企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的重要方式。所以要從企業(yè)利益出發(fā)，開發(fā)出適合產(chǎn)品的最佳設(shè)備，為企業(yè)創(chuàng)造跟多效益，同時(shí)也是提高生產(chǎn)力的重要途徑。

關(guān)鍵詞：低成本、高效率、安全、穩(wěn)定。

前言

大中型黃銅分流器是商用空調(diào)重要部件，壓縮機(jī)出來的冷媒要經(jīng)過分流器把冷媒平均分配到熱交換器上。毛胚件是通過熱模鍛造機(jī)鍛制而成，比起黃銅澆鑄硬度和機(jī)械強(qiáng)度及密封性都有很大提高。

分流器本體上少至2個(gè)孔，多的要打近30個(gè)孔，不同產(chǎn)品的都有不同的孔數(shù)，而且每種孔都有自己的傾斜角度，種類繁多，個(gè)別產(chǎn)品上還有尺寸不同的兩種孔，加工起來比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

1.確立方案

分析工藝后方法有大致下列兩種：

1.1.利用加工中心 開通第五軸控制數(shù)控分度頭打孔，這種方法的好處是什么樣的孔都能打，但是費(fèi)用很高，加工中心和數(shù)控分度頭及改造費(fèi)用每臺(tái)要超過100萬(wàn)元。且加工中心做這樣單一的工作有點(diǎn)大材小用了。

1.2.利用專用自動(dòng)鉆床（風(fēng)電式動(dòng)力頭）打孔，數(shù)控分度頭控制孔數(shù)，加上角度工作臺(tái)調(diào)節(jié)（手動(dòng)）角度。這樣做的好處是費(fèi)用比較小，整個(gè)投資能控制在5～6萬(wàn)圓左右，只是要單獨(dú)做一套自動(dòng)控制裝置控制整臺(tái)設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行就可以了。

第一種方案費(fèi)用實(shí)在太高，并且由于分流器產(chǎn)量比較多，改造一兩臺(tái)根本不能滿足生產(chǎn)需要。經(jīng)過認(rèn)真分析考慮再結(jié)合自身技術(shù)能力決定采取第二種方法。第二種放能完成大部分分流器的工作要求，但是有少數(shù)品種一個(gè)本體上有兩種不同孔徑的產(chǎn)品不能打，于是想在下面加一個(gè)數(shù)控十字工作臺(tái)。風(fēng)電式動(dòng)力頭加裝雙頭鉆來個(gè)實(shí)現(xiàn)，打完一個(gè)規(guī)格的孔再根據(jù)程序自動(dòng)移動(dòng)到另外一個(gè)鉆頭下打控。整個(gè)設(shè)備處要求裝料卸料外其余都自動(dòng)完成。這樣就需要控制3個(gè)軸做運(yùn)動(dòng)，一個(gè)軸控制數(shù)控分度頭，兩個(gè)頭控制數(shù)控十字滑臺(tái)。如果利用plc來控制，雖然也可以發(fā)送脈沖來控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，但是要控制三個(gè)軸還是比較有難度的，而且plc程序編程后要變動(dòng)的話需要專業(yè)人員修改，數(shù)控平臺(tái)歸零位，在運(yùn)行中急停（plc高頻脈沖是由硬件發(fā)出的，而梯形圖程序的工作是循環(huán)掃描）都是比較復(fù)雜的。大多數(shù)型號(hào)plc都沒有多軸聯(lián)動(dòng)功能，要加裝昂貴的特殊功能模塊才能有類似功能。經(jīng)濟(jì)性和工程難度還是比較高的。如果利用數(shù)控銑床系統(tǒng)，控制分度頭和數(shù)控十字平臺(tái)是沒問題的，但是控制風(fēng)電式動(dòng)力頭的控制就有問題了，這個(gè)風(fēng)電式動(dòng)力頭是靠壓縮空氣通過兩位五通電磁換向閥控制上下，另外還要控制主軸電機(jī)的運(yùn)行。一般來說，只有中高檔數(shù)控系統(tǒng)（如發(fā)那科、西門子、三菱等數(shù)控系統(tǒng)）才會(huì)有開放式的plc編程模塊，才能完成控制這個(gè)動(dòng)力頭的工作，但是這類數(shù)控系統(tǒng)一般要和生產(chǎn)廠家一起合作才能完成這個(gè)工作。費(fèi)用要比利用plc控制高很多。

經(jīng)過搜索，發(fā)現(xiàn)一種面板型運(yùn)動(dòng)控制器比較合適這種設(shè)備且費(fèi)用也比較低。改型面板型運(yùn)動(dòng)控制器（數(shù)控系統(tǒng)）采用高性能32 位CPU，驅(qū)動(dòng)裝置可采用細(xì)分步進(jìn)電機(jī)或交流伺服電機(jī)，配備液晶顯示器，全封閉觸摸式操作鍵盤。該系統(tǒng)具有可靠性高，精度高，噪音小，操作方便等特點(diǎn)。該控制器可控制1-3個(gè)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)的操作。具有簡(jiǎn)易PLC 功能，輸入/輸出的設(shè)置功能可方便的使用和維修，適用于各類的1-3 軸運(yùn)動(dòng)裝置。比較適合分流器鉆床的要求，一個(gè)軸控制分度頭，其余兩軸控制數(shù)控十字平臺(tái)，它自帶的I/O接口正好能控制風(fēng)電式動(dòng)力頭，完全滿足工藝需要。

2.工程細(xì)節(jié)

首先，電氣上按照要求，再參考各元件的功能接線圖畫出電氣原理圖。機(jī)械上就比較簡(jiǎn)單了，數(shù)控分度頭、數(shù)控十字平臺(tái)、風(fēng)電式動(dòng)力頭都能從市場(chǎng)上可以直接買到，只需把他們組裝上去就可以了。該型運(yùn)動(dòng)控制器有16路信號(hào)輸入，8路型號(hào)輸出可根據(jù)要求在參數(shù)中自由設(shè)定。數(shù)控十字滑臺(tái)采用110兩廂四線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，直線滾珠導(dǎo)軌、3205滾珠絲杠做為傳動(dòng)軸，110兩廂四線步進(jìn)電機(jī)步距角為1.8度.3205滾珠絲杠每圈傳動(dòng)距離為5MM。

步進(jìn)電整步距角傳動(dòng)距離為：

這樣的精度是能夠滿足分流器加工要求的，但是為了調(diào)試方便和照顧使用者的習(xí)慣，必須把運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)行顯示精度調(diào)到0.001MM。這就需要用到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器上面的細(xì)分功能和運(yùn)動(dòng)控制器的電子齒輪了。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分不僅能使步進(jìn)電機(jī)提高精度，更能使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、減少噪音。

電子齒輪分子，分母的確定方法：

電機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的脈沖數(shù) （n） / 電機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng)一周所移動(dòng)的距離（以微米為單位） （m）。現(xiàn)在把步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分設(shè)為5000，也就是步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)360度需要5000個(gè)脈沖，這樣每個(gè)脈沖能使絲桿傳動(dòng)0.001MM。根據(jù)電子齒輪計(jì)算公式得出電子齒輪為1/1。公式：

數(shù)控分度頭也是用110兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，減速比為1/90，細(xì)分設(shè)為4000。根據(jù)公式：

也是1/1，這樣也就是說步進(jìn)電機(jī)每個(gè)脈沖分度頭運(yùn)動(dòng)0.001度，運(yùn)動(dòng)控制器每發(fā)一個(gè)脈沖顯示增（減）量為0.001。

按照設(shè)計(jì)方案完成設(shè)備安裝后，設(shè)定I/O點(diǎn)及各個(gè)參數(shù)聯(lián)機(jī)調(diào)試后完全能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求及產(chǎn)品需要，并且由于該運(yùn)動(dòng)控制器編程是采取填表式編程，所以即使不是專業(yè)人員也能根據(jù)該機(jī)提示很快掌握，調(diào)試方便、靈活。為了更大的減少編程工作，可把動(dòng)力頭控制的程序做成子程序，直接調(diào)用，節(jié)省了程序空間，更方便操人員使用。（具體編程方式可詳見該運(yùn)動(dòng)控制器說明書）

3.總結(jié)

利用該型運(yùn)動(dòng)控制器做的分流器數(shù)控鉆床具有電路簡(jiǎn)化、系統(tǒng)安全可靠、故障率低，調(diào)試簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。比以前用plc做過的幾臺(tái)分流器（未帶數(shù)控滑臺(tái)）機(jī)床具有投資更小，程序簡(jiǎn)單，界面友好的優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃志堅(jiān)，趙旭東 新型電氣伺服控制技術(shù)應(yīng)用案例精選 2010年08月

[2] 向曉漢，王寶銀 三菱FX系列PLC完全精通教程 2012-05-01