張慶飛 尤政 曾攀 朱新武

（揚(yáng)州鍛壓機(jī)床股份有限公司 225128）

多工位壓力機(jī)送料系統(tǒng)及控制研究

張慶飛 尤政 曾攀 朱新武

（揚(yáng)州鍛壓機(jī)床股份有限公司 225128）

本文主要對(duì)當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的多工位壓力機(jī)送料系統(tǒng)類(lèi)別進(jìn)行介紹，并通過(guò)優(yōu)化送料系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)來(lái)提高其運(yùn)行的穩(wěn)定性。

多工位壓力機(jī)；分類(lèi)；送料模式

引言

眾所周知，多工位壓力機(jī)送料系統(tǒng)被國(guó)內(nèi)外汽車(chē)制造廠(chǎng)廣泛應(yīng)用，該系統(tǒng)對(duì)沖壓件的處理能力直接決定了生產(chǎn)線(xiàn)中多工位壓力機(jī)的性能與生產(chǎn)效率，并且在實(shí)際生產(chǎn)中能夠適應(yīng)不同的模具組。盡管多工位壓力機(jī)在我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)線(xiàn)中用于生產(chǎn)模具有著多年歷史，但是依舊存在著部分問(wèn)題，譬如送料系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題，對(duì)核心關(guān)鍵技術(shù)的探究等。對(duì)此，筆者從多工位送料系統(tǒng)構(gòu)成與關(guān)鍵技術(shù)出發(fā)，提出部分改進(jìn)方法，以達(dá)到完善設(shè)備、提高可靠性等目的。

1 多工位送料系統(tǒng)的分類(lèi)

通俗來(lái)講，多工位送料系統(tǒng)是一個(gè)類(lèi)似移動(dòng)臂的裝置，其主要作用是將生產(chǎn)線(xiàn)上的沖壓件從一個(gè)工位移到另一個(gè)工位上，使得同一組內(nèi)的模具都可以在同一臺(tái)壓力機(jī)內(nèi)完成沖壓工作。多工位送料系統(tǒng)在運(yùn)行中可將移動(dòng)桿沿著模區(qū)移動(dòng)，而移動(dòng)沖壓件的端拾器的一端則與移動(dòng)桿相銜接，進(jìn)而完成送料任務(wù)。目前在我國(guó)汽車(chē)車(chē)身沖壓廠(chǎng)中，常見(jiàn)的送料系統(tǒng)可分為如下三類(lèi)：

1.1 機(jī)械式送料方式

這是傳統(tǒng)生產(chǎn)車(chē)間中的常用送料方法，由于當(dāng)時(shí)送料系統(tǒng)功能單一，因此這種送料模式存在諸多弊端。其運(yùn)作機(jī)理是依靠移動(dòng)桿與傳動(dòng)系統(tǒng)的直接連接，將沖壓件在不同的工位上傳動(dòng)，以此滿(mǎn)足對(duì)沖壓件的加工需求。其中凸輪與隨動(dòng)器驅(qū)動(dòng)匹配安裝在一起，進(jìn)行協(xié)同運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)凸輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，盡管基本能完成生產(chǎn)任務(wù)，但是不能保證產(chǎn)品精度。

1.2 電子多工位送料方式

相比機(jī)械式送料方式而言，這種送料系統(tǒng)相對(duì)高級(jí)，并且運(yùn)行穩(wěn)定，精度較高。其運(yùn)作機(jī)理是依托伺服電機(jī)來(lái)控制送料系統(tǒng)，高的生產(chǎn)性能。另外，由于該系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)操控，因此送料方法精確度較高，很大程度上提高了生產(chǎn)效率。

1.3 混合式送料方式

顧名思義，混合式送料是一種混合式系統(tǒng)，其將機(jī)械式送料和電子多工位送料進(jìn)行合理組合，兼具兩者的優(yōu)良性能，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的送料工作，并增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在送料過(guò)程中，由機(jī)械式送料方式和電子多工位送料方式分擔(dān)任務(wù)，彼此互不干擾，各司其職，達(dá)到更高的效率，因此應(yīng)用范圍較廣。

2 多工位壓力機(jī)送料系統(tǒng)運(yùn)行原理及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 運(yùn)行原理

通常來(lái)說(shuō)，多工位壓力機(jī)送料過(guò)程是由三坐標(biāo)送料模式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具體是在壓力機(jī)內(nèi)部使用三種不同方向和目的動(dòng)作，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件傳送的目的（如圖1所示）。在送料系統(tǒng)運(yùn)行中，設(shè)備會(huì)同時(shí)運(yùn)行三個(gè)動(dòng)作，即夾鉗退回、工件送進(jìn)和物流方向，這三個(gè)動(dòng)作彼此協(xié)調(diào)有序，互不干涉。通過(guò)對(duì)圖1逆時(shí)針?lè)较蛴^察得知，送料系統(tǒng)首先用夾鉗將工件夾緊，然后再將工件傳送到指定位置，進(jìn)一步加工成模具，接著通過(guò)物流方向?qū)⒛＞咚偷搅硗庖粋€(gè)工位，進(jìn)而完成一次加工。這種送料過(guò)程對(duì)沖壓件的加工較為精細(xì)，容易生產(chǎn)出高質(zhì)量的沖壓件，且如果工廠(chǎng)有特殊需求，該裝置也可設(shè)計(jì)成電子式送料模式。

2.2 硬件設(shè)計(jì)

（1）主控制器。主控制器的芯片可以選擇LPC2292型號(hào)，因?yàn)檫@種芯片性能較為優(yōu)越，CPU的處理頻率較高，且處理速度較快，在指定時(shí)間內(nèi)能夠達(dá)到預(yù)期效果。其片內(nèi)資源也十分豐富，包括16k的靜態(tài)RAM和512k的FLASH；2個(gè)32位定時(shí)器和1個(gè)PWM單元；RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘；看門(mén)狗定時(shí)器；多個(gè)串行接口等，可以滿(mǎn)足不同企業(yè)的不同生產(chǎn)需求。

（2）運(yùn)動(dòng)控制板。根據(jù)筆者實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，送料系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制板可以選擇FPGA芯片，并可將EP2C15AF256C8型號(hào)作為設(shè)計(jì)控制板。這種芯片的處理速度很快，能夠有效地處理多數(shù)據(jù)流。另外，可以把NiosII作為處理單元，使用它能夠在運(yùn)動(dòng)控制板上創(chuàng)建SOPC系統(tǒng)，兩者契合度較高。

（3）I/O控制板。I/O控制板的芯片可優(yōu)先選用LPC2194型號(hào)，并將其作為微處理器使用，然后再內(nèi)置CAN總線(xiàn)接口，提高系統(tǒng)可操作性。

（4）手控盒。筆者認(rèn)為在手控盒設(shè)計(jì)中可選擇三星公司的S3C2410芯片作為處理器，它是一種基于ARM920T內(nèi)核的32位RISC處理器，內(nèi)部集成了豐富的硬件資源；顯示屏幕可選用Sharp公司的5.7寸TFT彩色液晶屏LQ057V3DG02，其接口及配套的逆變器可直接與S3C2410相連，可直接顯示送料系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

圖1 三坐標(biāo)送料圖

2.3 軟件設(shè)計(jì)

送料系統(tǒng)可采用uc/osII作為主要控制器的操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)本身具有一定的可移植性，且源代碼具開(kāi)放屬性，能夠被設(shè)計(jì)人員刪減，并具備較好的兼容性，實(shí)現(xiàn)多機(jī)器操作。

3 多工位壓力機(jī)送料模式的完善

當(dāng)前多數(shù)沖壓廠(chǎng)使用大型夾板式多工位壓力機(jī)，來(lái)生產(chǎn)大批量的沖壓件，在實(shí)際加工過(guò)程中，沖壓件每移動(dòng)一次工位，都需要設(shè)備對(duì)其方位進(jìn)行調(diào)整，因此很容易增加沖壓件受損幾率亦或是降低加工精度。而在當(dāng)前，國(guó)外部分先進(jìn)的沖壓廠(chǎng)的送料模式改進(jìn)為實(shí)時(shí)方位調(diào)整模式，這在一定程度上解決了沖壓件在實(shí)際傳輸過(guò)程中的定位問(wèn)題，降低了大量的受損問(wèn)題，使沖壓件的產(chǎn)量與質(zhì)量得到顯著提高。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著世界汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，諸多汽車(chē)企業(yè)會(huì)對(duì)汽車(chē)零件提出更高的要求，因此我們必須不斷改進(jìn)與提高多工位壓力機(jī)送料系統(tǒng)的性能，進(jìn)而大批量生產(chǎn)出更高質(zhì)量的汽車(chē)零件。

[1]彭 杰．伺服控制多工位壓力機(jī)[J].起重技術(shù)，2009（6）：26～28．

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2015-12-22