楊曉光，張大為，王克斌

（哈爾濱電機廠有限責任公司，哈爾濱 150040）

前言

德國米勒萬家頓全自動 4000kN數(shù)控高速精密壓力機自動生產(chǎn)線是專為大型水火電及核電進行沖片生產(chǎn)的高速。高效多功能沖片生產(chǎn)設(shè)備，該設(shè)備功能豐富，操作復(fù)雜，安全保護系統(tǒng)完善。對于剛剛接觸該設(shè)備的工藝、維修及操作人員來說都感覺很難全面掌握該設(shè)備。作為應(yīng)用，只能是按照德國現(xiàn)場工程師培訓(xùn)的方法及當時記錄的操作順序一步一步地來操作。在這過程中，一旦有問題就要回到初始的狀態(tài)重新操作。這給生產(chǎn)帶來了很大的麻煩。主要原因就是該設(shè)備的復(fù)雜程度非常高，而且各個部分相關(guān)聯(lián)的地方也非常多，應(yīng)用了很多目前歐洲最先進的技術(shù)以及完善的保護功能。所以要對該設(shè)備進行深入細致的了解，才能充分發(fā)揮其效率。

1 設(shè)備的結(jié)構(gòu)

該設(shè)備是目前德國米勒萬家頓生產(chǎn)的最先進的電機廠家的沖片生產(chǎn)自動線。主要包括臺、開卷機部分、引導(dǎo)機、矯直機、緩沖接料橋、進料機構(gòu)、主壓力機、接料機械手、卸料傳送帶、堆垛站、液壓部分、氣動部分、潤滑部分、電氣自動控制部分、安全集成部分。該設(shè)備由以上硬件組成完整的沖片落料生產(chǎn)。

圖 1

1.1 開卷機部分

開卷機包括上料臺、開卷機。上料臺是可以通過液壓控制升降的上料機構(gòu)，這樣可以適應(yīng)不同大小的料卷，開卷機的行走機構(gòu)可以直接靠向上料臺，將開卷機的主軸深入料卷，當上料臺下降以后，主軸的脹緊機構(gòu)將料卷脹緊，壓料棍將料卷壓住，回到開卷工作位置。

1.2 引導(dǎo)機

引導(dǎo)機的接料板伸出，此時開卷機轉(zhuǎn)動將料送入引導(dǎo)機，引導(dǎo)機的壓料棍將料帶入矯直機構(gòu)。

1.3 矯直機

矯直機通過矯直壓輥將卷料矯直后通過接料橋?qū)⒘掀腿脒M料機構(gòu)。

1.4 緩沖坑

緩沖坑是用來緩沖料片的，由于產(chǎn)品的不同，模具也不相同，所以不同產(chǎn)品的進料長度也就不同，有些產(chǎn)品的進料長度很長，所以需要有緩沖坑來存儲開卷矯直后的料片。通過超聲波傳感器，感應(yīng)緩沖料片的長度，通過這個感應(yīng)信號來控制引導(dǎo)機和開卷機的開卷速度，保證緩沖坑始終都有足夠的料片。

圖 2

1.5 進料機構(gòu)

進料機構(gòu)是用來向主壓力機輸送所需要長度的料片，并且可以找正料片的進來方向。同時也根據(jù)不同的模具高度調(diào)整進料滾的高度。

圖 3

圖 4

1.6 主壓力機

主壓力機完成沖片的沖壓，并通過液壓裝置將成品料從上模具中頂出，通過機械手將成品料接住，同時具有過載保護裝置。另外根據(jù)模具高度的不同可進行滑塊高度的調(diào)整，下工作臺面有液壓滾動軸承，完成模具的裝卸。

1.7 卸料機械手

卸料機械手是與主壓力機的滑塊軸同步的，當滑塊完成沖壓后抬起時卸料機械手進入主壓力機，當主壓力機的滑塊運行到上死點時，料片頂出裝置將成品料從上模中頂出，成品料片落到機械手上，由機械手將料片帶出主壓力機，此時又繼續(xù)向下完成下一次沖壓。機械手退出后其上面的料片被電磁鐵吸到卸料傳送帶上。

1.8 卸料傳送帶

卸料傳送帶將料片傳送到料片堆垛裝置，自動落到堆垛裝置上。該裝置可以根據(jù)沖壓的料片是單片還是雙片自動的分配到相對應(yīng)的堆垛站。

1.9 堆垛站

堆垛站是接收卸料傳輸帶傳來的料片，并自動調(diào)整堆垛高度。當料片裝滿之后發(fā)出信號，設(shè)備停機，將堆垛站開出工作工位。

2 液壓部分

該設(shè)備共有兩個液壓站，一個是主機的液壓站，另外一個是開卷進料部分的液壓站。

2.1 主液壓站

主液壓站是負責壓力機的主要工作，包括料片的液壓頂出裝置，壓力保護部分。

2.2 開卷進料部分的液壓站

開卷進料部分的液壓站主要是上料臺的液壓部分，開卷機漲卷部分的液壓動作，壓料臂的液壓動作，引導(dǎo)機的壓料滾，接料橋液壓動作，進料壓料滾的液壓部分。

3 氣動部分

該設(shè)備的氣動部分共有兩部分，一部分是用本身的空氣壓縮機，另一部分是用工廠的管道壓縮空氣。

（1）設(shè)備所帶的空氣壓縮機主要是提供液壓平衡缸的氣源。

（2）工廠的管道壓縮空氣是主離合器和剎車的氣源。

4 潤滑系統(tǒng)

該設(shè)備的潤滑系統(tǒng)包括主壓力機的潤滑、開卷進料、卸料機械手、卸料傳送帶、堆垛裝置等。

5 電氣自動控制系統(tǒng)及控制過程

該設(shè)備的電氣自動控制系統(tǒng)采用了目前歐洲最流行的總線控制方式及豐富的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主軸電機及開卷電機引導(dǎo)電機均采用 SEW 的交流變頻伺服系統(tǒng)控制，卸料機械手及進料裝置采用的是Rexroth的伺服電機，整個系統(tǒng)的控制BECKHOFF的工業(yè)控制計算機及TWINCAT 軟件進行網(wǎng)絡(luò)連接，機床的常規(guī)邏輯采用西門子的S7-300PLC，該設(shè)備采用了EtherNet、EtherCat Secros、lightbus、Profibus 等諸多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并具有遠程診斷功能。

5.1 操作按鈕站

操作按鈕站包括主操作按鈕站、開卷進料按鈕站、卸料、堆垛按鈕站等輔助按鈕站。

主按鈕站包括各個部分的參數(shù)控制及操作報警信息系統(tǒng)設(shè)定等主操作界面。

圖 6

5.2 主軸控制系統(tǒng)

主軸控制系統(tǒng)采用德國的 SEW 交流變頻伺服控制系統(tǒng)及交流伺服電機。主軸功率達45kW，通過飛輪及滑塊運動，到達下死點前的 3mm時沖壓力可達到4000kN，主電機的速度是可以通過操作面板上的手動或者自動設(shè)定的信號來控制的。可以使沖次從每分鐘7次到60次，并帶有完善的自動保護功能。主軸滑塊的調(diào)整系統(tǒng)是通過數(shù)字量調(diào)整的。根據(jù)模具合口的深淺控制滑塊調(diào)整電機調(diào)整滑塊的位置。

5.3 開卷上料、緩沖及進料部分的控制

開卷機及引導(dǎo)機構(gòu)都是采用德國SEW伺服控制系統(tǒng)及交流伺服電機，引導(dǎo)電機是通過緩沖坑內(nèi)的超聲波傳感信號感應(yīng)料片在緩沖坑內(nèi)的長度，當料片比較短時超聲波所感應(yīng)的距離比較近。發(fā)出的信號比較強，把這個信號裝換成電信號的強弱來控制引導(dǎo)伺服機構(gòu)，來保證在緩沖坑內(nèi)始終有比較合適長度的料片，為進料機構(gòu)提供充足的料片。開卷機的轉(zhuǎn)速是通過測量開卷機及引導(dǎo)機構(gòu)之間料片的張力來決定的，利用這個張力向開卷機發(fā)出控制信號。這樣就可以保證開卷進料部分的自動運行，而且開卷引導(dǎo)部分有相關(guān)的測量裝置檢測卷料的使用情況，比如是否有料，或者狀態(tài)是否正常等。進料部分是根據(jù)主操作面板上設(shè)定的每次進料的長度和進料速度及進料角度決定的。根據(jù)模具的大小來決定每次的進料長度，進料的動作是由沖床的凸輪控制器給出的。根據(jù)滑塊的運行狀態(tài)及角度啟動進料。并且要在進料角度內(nèi)完成整個一次進料的過程。如果沖床沖次太快，在進料角度內(nèi)不能完成進料動作，就需要操作人員。調(diào)整參數(shù)或者加快進料速度，或者降低沖床的沖次數(shù)使之相互匹配。

5.4 卸料機械手及卸料傳送帶

卸料機械手和以前的機械聯(lián)動的機械手有很大的不同，現(xiàn)在所采用的機械手是通過伺服電機控制的。其優(yōu)點是省去了龐大的機械聯(lián)動機構(gòu)，使得機械結(jié)構(gòu)變動很簡單。但是為了保證安全，機械手和沖床之間的動作加了安全保護措施。以避免機械手受到傷害。其工作過程是如果要使用機械手，首先要是機械手和沖床滑塊同步，同步的目的就是保證滑塊向下運動時機械手向后退出滑塊，當滑塊向上運動時機械手進入滑塊，滑塊在最上端時機械手進入到?jīng)_床最里端，當滑塊在最下端時機械手在最外端。當滑塊到最上端時料片頂出機構(gòu)，將成品料頂出到機械手上，此時機械手上的電磁鐵線圈通電將料片吸住，退出沖床后電磁鐵線圈斷電，卸料傳送帶將料片吸起傳送到后面的堆垛裝置上。

5.5 磁力卸料傳輸帶及堆垛裝置

磁力卸料傳輸帶將料片傳輸?shù)暮竺娴亩讯庋b置，通過控制磁力將料片準確的落到堆垛站上。

在一次沖壓一片料片的時候，在一個堆垛站落滿后傳輸帶將自動將料片落到另外一個堆垛站，此時落滿的堆垛站將自動開出當前的工位，操作工人可以將成品料片吊走，并把堆垛站開回原工位，當另外一個堆垛站堆滿后，傳輸帶又將料片自動落到這個堆垛站，這樣依次工作?？梢源蟠筇岣咝?。在一次沖壓兩片料片的時候。磁力傳輸帶也能準確地將兩個料片分別落入相對應(yīng)的堆垛裝置中。磁力傳輸帶的轉(zhuǎn)速是根據(jù)落料的情況調(diào)整的，并且有位置反饋功能。堆垛站通過光電開關(guān)控制控制料片的堆垛高度。并能始終保持料片的落料高度基本不變。當堆垛站按照設(shè)定的參數(shù)堆滿后，堆垛站自動下降，并開出工位。

6 安全集成部分

該設(shè)備具有完善的安全集成功能，全部的安全集成功能由Pilz 的安全集成控制器來控制。

6.1 安全急停按鈕

在設(shè)備的前后各個部分的顯著位置都有安全急停按鈕。一旦出現(xiàn)可能危及到人身，設(shè)備，產(chǎn)品等安全的情況，操作員可以很方便的按下急停按鈕。

6.2 安全護欄和安全門開關(guān)

整個設(shè)備都用安全護欄和安全門將操作人員與可能發(fā)生危險的地方隔離開。如開卷進料，沖壓，卸料，堆垛等。

6.3 安全光柵

有些需要操作人員進出或經(jīng)過的地方用安全光柵進行了隔離，當操作人員進入場地進行操作時安全光柵向安全集成PLC發(fā)出信號。設(shè)備停止工作，只有操作人員通過確認按鈕確認后才能繼續(xù)啟動設(shè)備工作。

總之該設(shè)備的自動化程度，安全程度都非常高，并且所用的控制系統(tǒng)也非常先進，同時應(yīng)用了很多最新的控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。大量應(yīng)用了總線控制技術(shù)簡化了現(xiàn)場的布線。但是要想很好的領(lǐng)會該設(shè)備。還需要進一步的深入了解和研究。

7 結(jié)論

經(jīng)過對該設(shè)備的研究及了解，我們基本上掌握了該設(shè)備的使用方法自動控制方式。能夠比較熟練的掌握該設(shè)備的使用。達到了我們的最終的目的。