臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品上輥萬能卷板機(jī)解決方案

臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品上輥萬能卷板機(jī)解決方案

本文詳細(xì)分析基于DELTA自動化產(chǎn)品在上輥式萬能卷板機(jī)上的應(yīng)用技術(shù)。具體的應(yīng)用包括一段弧線和N（9）段弧線的應(yīng)用，9段弧線主要是油罐車罐體的加工一次成型。
關(guān)鍵詞：DELTA自動化 上輥萬能卷板機(jī) 油罐車

1 引言

卷板機(jī)是鍛壓加工設(shè)備。卷板機(jī)主要用于工業(yè)容器罐、壓力管成型加工等機(jī)械冷加工領(lǐng)域，要求成型一致性好，弧線規(guī)范，焊接縫口連接好。傳統(tǒng)上工業(yè)容器罐由人工逐段的憑經(jīng)驗操作壓輥成型。由于天然氣管道、油罐車的需求量增加，傳統(tǒng)的生產(chǎn)已經(jīng)滿足不了市場的要求，需要全自動化的機(jī)器實(shí)現(xiàn)規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。

2 工藝分析

卷板工藝是利用卷板機(jī)對板料進(jìn)行連續(xù)3點(diǎn)彎曲的成型過程，如圖1所示，卷板工藝過程由預(yù)彎——對中——卷圓——矯圓過程組成。卷圓工藝過程分析:上輥萬能式卷板機(jī)的下輥為固定間距，上輥為萬能式，可實(shí)現(xiàn)升降及前后移動，上輥升降由液壓缸驅(qū)動，前后位移由電機(jī)驅(qū)動，下輥由主電機(jī)經(jīng)減速器后驅(qū)動，因此具備數(shù)字控制的整機(jī)條件。

圖1 卷板成型工藝過程

2.1 預(yù)彎

板料卷制時，平板兩端各有一段長度,由于沒有接觸上輥不發(fā)生彎曲，稱為剩余直邊。為了避免板料從工作輥間脫出，實(shí)際剩余直邊常比理論值大。對稱彎曲時為(6～20)￡(￡一板厚)，非對稱彎曲時為對稱彎曲的1／6~1／10。由于剩余直邊在矯圓時難以消除，并造成較大的焊縫應(yīng)力及設(shè)備負(fù)荷，容易產(chǎn)生質(zhì)量和設(shè)備事故，故卷制前必須對板料進(jìn)行板邊預(yù)彎，使剩余直邊接近理論值。本機(jī)是非對稱彎曲，具有預(yù)彎邊的能力。

2.2 對正

對正的目的是使工件母線與輥軸線平行，防止產(chǎn)生扭斜。

2.3 卷圓

卷圓的方式分為一次進(jìn)給與多次進(jìn)給。冷卷回彈量顯著，需加一定的過卷量。

2.4 矯圓

轎圓一般分為三個步驟。

（1）加載。根據(jù)經(jīng)驗或計算將輥筒調(diào)到所需的最大矯正曲率位置；
（2）滾圓。將滾筒在矯正曲率下滾卷l～2圈(著重滾卷近焊縫區(qū))，使整圓曲率均勻一致；
（3）卸載。逐漸卸除載荷，使工件在逐漸減少的矯正載荷下多次滾卷。

2.5 技術(shù)參數(shù)和自動化要求

（1）卷板機(jī)技術(shù)參數(shù)參見表1。

表1 卷板機(jī)技術(shù)參數(shù)

（2）自動化要求

·獨(dú)特的彎曲工藝，高精度端部預(yù)彎，連續(xù)彎曲無后角，彎曲過程數(shù)字控制。
·人機(jī)對話控制界面，高效智能操作。
·物理彎曲工藝軟件，人機(jī)對話窗口，彎曲過程自動補(bǔ)償。
·豐富的彎曲形狀。
·具有卷制Ｏ型、Ｕ型、多段Ｒ等不同的形狀。

3 電氣自動化解決方案

3.1 自動化功能設(shè)計

從整個卷板工藝過程可以看出，需要電氣控制完成的功能包括：

（1）位移量控制。根據(jù)操作人員輸入的卷板弧線長度、弧線半徑、板材材質(zhì)參數(shù)，控制器自動計算卷板機(jī)各個運(yùn)動部件在不同卷制階段的理論位移量，例如一款機(jī)器是專為油罐車的罐殼的，那么只要把狀態(tài)打到自動，找好開始原點(diǎn)，按下啟動，一次自動成型，做好后下料結(jié)束后機(jī)器會自動復(fù)位到原點(diǎn)開始下一個產(chǎn)品，參見圖2。

圖2 卷板位移量控制

（2）上輥（卷板輥）升降位置控制。根據(jù)理論計算，控制下輥旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)（恒速度）、上輥橫向移動電機(jī)（在壓直邊時用）和升降液壓缸控制閥協(xié)調(diào)工作，自動完成預(yù)彎、對中、卷圓、矯圓全過程。對于油罐車的罐體由于采用了對稱式三輥控制，只要控制上輥的升降位置就可以了。

3.2 卷板輥運(yùn)動控制原理設(shè)計

卷板尺寸設(shè)計參考參見圖3。

圖3 卷板尺寸設(shè)計參考

3.2 卷板輥運(yùn)動控制原理設(shè)計

卷板尺寸設(shè)計參考參見圖3。

（1）設(shè)計條件（mm）。需要卷取材料的弧線半徑為R；下輥的半徑為r=95；兩下輥的中心距的一半為S=180；板材的壓下量為h;上輥原點(diǎn)距離下輥上平面的高度為L

(2)幾何數(shù)學(xué)推導(dǎo)。

根據(jù)圖3：

(R+r)2=s2+(R-h+r)2

得到：

上輥每次在做產(chǎn)品之前處于原點(diǎn)，我們只要控制上輥在二維平面的坐標(biāo)就可以了，即控制y= h+L就可以了。

其中R為工藝設(shè)定值、L、D2為已知恒定值，帶入就可以得到h的值，在做不同的弧度的罐體時我們只要根據(jù)h=f(R)就可以控制上輥升降的切換，每段孤線的長度可以由裝在下輥同心軸上的編碼器來控制，根據(jù)反饋的脈沖來控制每段弧的起始和結(jié)束。

3.4系統(tǒng)框圖設(shè)計

根據(jù)控制要求再選用電氣產(chǎn)品，主要控制框圖如圖4所示。

圖4 卷板機(jī)自動化系統(tǒng)框圖

4 臺達(dá)機(jī)電解決方案

4.1 設(shè)備選型

基于臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品的系統(tǒng)解決方案主控平臺設(shè)備選型參見表2。

表2 臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品設(shè)備選型

4.2 PLC的地址分配

5 結(jié)束語

根據(jù)國家十一五規(guī)劃預(yù)測市場前景，隨著天然氣管道、油罐車的基本建設(shè)投入計劃，傳統(tǒng)的卷板成型生產(chǎn)工藝已經(jīng)滿足不了市場的需求量增速，需要全自動化的機(jī)器裝備。南通海安是全國卷板機(jī)機(jī)械廠的集中產(chǎn)地，地區(qū)的市場量在500套左右。在電氣自動化領(lǐng)域具有一體化電氣自動化平臺能力的臺達(dá)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢比較突出，觸摸屏——PLC集成方案配置在經(jīng)濟(jì)性與控制技術(shù)先進(jìn)性的平衡方面可以為客戶的投資提供更好的回報