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棚の冷間圧延成形ラインにおけるACサーボシステムの適用

1はじめに

1.1プレパンチングプロセスと油圧ストップシャーリング技術を棚柱の冷間成形生産ラインに導入します。これにより、棚柱の断面形状の設計範囲と製造精度が拡大するだけでなく、棚鋼構造システムの設計と組み立て、および最適化棚鋼構造の構成メカニズムは、特に3次元倉庫システムが台頭し、わが国で広く発展する場合、棚の穴の位置の精度と長さの制御に高い要件を課します。桁。

1.2この記事では、ACサーボ制御原理を使用して、輸入された棚柱冷間曲げ成形生産ラインのプレパンチングおよび油圧カットオフ制御装置を分析および説明し、多くの冷間での高位置精度制御の目的と要件の達成に努めます。曲がる機会。お互いに励まし合ってください。

2.棚冷間曲げ成形ラインの動作原理

2.1シェルフコールドロールフォーミングラインの基本的な製造プロセスと機器構成:

2.1.1シェルフコンポーネントの一般的な製造プロセスは次のとおりです。巻き戻し-レベリング-サーボフィードパンチング-成形ローリング-ストレート化-長さに切断-パッキング-スプレー後処理など。

2.1.2対応する機器は次のとおりです。アンコイラー-レベリングマシン-サーボフィードデバイス-プレス-コールドベンディングローリングユニット-ストレートヘッド-油圧切断デバイスおよび油圧ステーション-パッキングマシンまたはその他の補助機器+電気制御システムなど

2.2シェルフコールドロールフォーミングラインのACサーボ制御システムの基本原理:
図1に示すように。

2.3システムは、コンピュータ、サーボドライブ制御カード、ACサーボ速度制御システム、センサーの検出とフィードバック、および補助メインアクション実行システムの5つの部分で構成されています。主制御プログラムはわずか数百Kで、DOSオペレーティングシステムで実行されます。主制御マイクロコンピュータは、プリントポートLP1を介してサーボドライブ制御カードに接続され、データライン、適応調整、またはPID調整パラメータの設定(図の後を参照)、デジタル-アナログ変換を行い、対応する制御盤から±10Vのアナログ信号を出力し、ACサーボアンプで増幅した後、サーボモータを駆動します。セミクローズドループまたはクローズドループの位置制御フィードバックシステムは、モーターシャフトの端によって増加します。定量的光電エンコーダは、位置サーボシステムの位置フィードバックを完了するための信号を提供します。位置フィードバックループインクリメンタル光電エンコーダの検出要素は、可動部品のリアルタイムの変位変化をAおよびB位相差パルスの形でサイトに送信します。エンコーダパルスカウントは、デジタル位置情報を取得するために制御ステーションで実行されます。主制御マイクロコンピュータが所定の位置と実際の位置との間の偏差を計算した後、対応するPID制御戦略が偏差範囲に従って採用され、デジタル制御機能がデジタルからアナログへの変換によってアナログに変換されます。電圧を制御してサーボアンプに出力し、最後にモータの動きを調整し、閉ループフィードバック位置決め制御を繰り返して目的の値を完成させ、制御原理の小さな誤差と高精度な位置決めを実現します。次に、主制御プログラムは、補助主動作実行システムコマンドの操作を発行して、特定の機械的ブレーキ動作、プレスパンチ動作、油圧停止せん断動作などを完了します。

2.4このユニットの主な特徴:高い1回限りの投資コスト、大きなACサーボパワーには一定の制限がありますが、後の運用コストは低く、特にシェルフコンポーネントの一次歩留まりが高く、製品の精度が高く、適用範囲が広く、高い出力値を追加しました。

3.自動フィーダーとパンチング装置の分析と動作原理

3.1棚柱の冷間曲げ成形生産ラインのプレパンチング工程の自動供給装置は、上下のφ75ガイドローラーのペアで構成されています。主な作動動力は、材料プレートと上下のガイドローラーの間の摩擦に依存するACサーボモーターから供給されます。強制給餌、棚柱のストリップ鋼分配穴はプレスに刻印されています。主な設計を図2に示します。このデバイスは元々、米国のProuderの3.7KWサーボ制御システムとして設計されました。その後、新製品の開発により、仕事の伝達負荷が増加し、図2の動作原理により、主に±10Vのアナログ信号で電力制御部とACサーボ制御間の位置制御を実現します。 、ACサーボシステムには電力制限はなく、原則として交換可能です。三菱商事の5KWサーボアンプモデルMR-J2SシリーズのサポートACサーボコントローラとACサーボモータです。対応するシェルフコンポーネントの製造精度要件に従って、サーボ制御精度は次のように決定されます:±0.1、測定ローラーの円周と測定精度範囲の比率は約:1178です。1200PPRを超えるロータリーエンコーダーを使用する必要があります、および位置精度制御要件は、アプリケーションの後半4年間で十分に達成できます。

3.2 Mitsubishi MR-J2サーボシステムは、機械の応答性が良く、低速安定性があり、機械システムを含めて最適な状態調整ができるという特徴があります。速度周波数応答は550HZを超えており、高速ポジショニングの場合に非常に適しています。負荷慣性モーメント比が大きく、靭性が悪い機器に。

3.3自動送り装置は、主に図3に示す構造で構成されています。(1)光電センサー1#は、主に、プレスの作業領域に入るスチールベルトの状態をフィードバックします。材料などの; ⑵サーボモーターはギアボックスを介して下向きにガイドされます。フィードローラーは伝達力を伝達します。ギアボックスの変速比iとモーター速度によって、システムの送り速度と位置決め速度が決まります。(3)ロータリーエンコーダは、シート材の動きにより上部ガイドローラーから伝達される位置信号を測定します。⑷メカニカルブレーキがポジショニングを実現リアポジションは固定。⑸光電気センサー2#は、プレスの作業制御に必要な位置信号の送信を実現します。⑹上下の金型は穴位置のパンチングを実現します。プレスのパンチングトン数のマッチング、工作機械や金型の精度のマッチングなどが必要です。

3.4各金型の特定の送りステップ値は、対応するカウントパルス数または長さ変換値の比較を設定するPCによって決定され、上部ガイドローラーに接続された角度エンコーダのパッシブ測定フィードバックによって調整されます。スタンピングシート材料の調整可能で高精度でエラーのないステップフィードスタンピング。累積誤差は、プログラムで設定された誤差補正アルゴリズムまたは手動補正によって処理され、棚柱の高品質な穴の距離を確保します。練習は非常に実用的であることが証明されています。

3.5装置システムの自動供給装置は、棚柱を事前に開くフラットスチールベルトの手動供給の欠点を克服します。操作が簡単で、作業の信頼性が高く、制御精度が高いという特徴があり、労働生産性を大幅に向上させることができます。高速・高精度のプレスで70倍を達成できます。動作周波数は2つの部分に分けることができ、動作圧力は2500KNを超える可能性があり、独立したオペレーティングシステムを形成できます。

4.棚切断装置の分析と動作原理

4.1基本的な制御原理は同じであり、統一されたシステムを共有しています。その特徴は次のとおりです。棚柱の穴の位置の数信号は、主に穴の光電反射スイッチの量があるかどうかを判断し、特定の穴のカウント信号を形成するために使用される反射光電スイッチによって測定されます。特定の穴数で、内部主制御プログラムが穴数測定モードを長さ測定モードに変換し、同様に位置フィードバックと位置サーボシステムの位置制御を完了します。主制御マイクロコンピュータは、与えられた位置と実際の位置との間の偏差を計算し、それを時間内に調整します。ACサーボモーターが動き、希望の値の位置決めを完了します。主な動きが停止し、油圧遮断装置を導き、電磁弁を制御して遮断作業シーケンスを生成します。

4.2油圧カットオフの制御モードとフライングシアの制御モードの主な違い:①油圧カットオフの制御精度は高く、最高の制御精度は±約0.1mmであり、累積誤差はありません。主にパッシブインクリメンタル光電エンコーダに反映されます。高精度と制御シーケンスの要件により、機器の1回限りの投資が高くなります。しかし、初回の歩留まりが高く、材料の利用率が高く、フライングシア制御はフォローアップおよびリセット装置を増やす必要があり、制御システムは比較的単純です。②制御原理において、油圧停止せん断は絶対制御精度であり、速度差誤差などはありません。フライングせん断は相対制御精度であり、せん断位置とワークの動きとの相対誤差です。速度運転則の不確かさやユニット抵抗や作業負荷の変動。フライングシア制御の主な動作速度は比較的一定であり、これは支持溶接装置の動作パラメータの設定と調整に役立ちます。油圧停止せん断制御モードの主な動作曲線はより複雑で高速です。低速変換および動作停止状態では、キャリブレーション時間が長くなることがあります。④生産効率のばらつきが大きく、フライングシアの生産効率が高く、生産管理が容易です。⑤機器のメンテナンスと運用管理の要件は大きく異なります。⑥油圧カットオフモードは、カット変形や冷間成形プロファイルのリバウンドなどのカット欠陥を解決するのに役立ちます。要約すると、最大の利益を得るには、冷間成形製品の特性に応じて合理的な機器制御動作モードを策定および選択する必要があります。

5制御システム設計におけるいくつかの主な問題

5.1入力信号の制御精度:測定ローラーの円周と測定精度の範囲の比率が、最終的に製品の生産管理精度を決定します。可能な限り比率の大きい製品を選択し、適切な測定ローラーの材質と測定ローラーと冷間成形部品の接触を選択する必要があります。測定プロセスでの滑りエラーを防ぐために摩擦係数と接触圧力を増加させるための減衰係数と弾性係数。

5.2出力信号の制御精度:位置ループPID制御アルゴリズムの違いにより、制御精度とPID制御によって得られる結果が決まります。例えば、解法にはステップ応答法があり、制御特性に応じて3つの動作特性が採用されています。2)、PI制御; 3)、PID制御; 速度形状と測定値微分計算式に従ってPID計算を実行し、対応する精度要件の下で正と負のアクションの計算と制御を実行します。

5.3 PIDシステムパラメータの調整:メイン制御マイクロコンピュータは、PIDパラメータを制御カードに送信して、指定されたパラメータが制御システムの要件を満たしているかどうかを確認します。このプロセスは、パラメータの調整によって実現する必要があります。パラメータ調整の主なタスクは、K、A、Bおよびサンプリング周期タイマーを決定することです。比例係数Kが増加するため、サーボドライブシステムは敏感で応答が速くなります。ただし、大きすぎると発振し、調整時間が長くなります。積分係数Aは増加します。システムの定常状態エラーを排除できますが、安定性は低下します。差動制御Bは、動的特性を改善し、オーバーシュートを減らし、調整時間タイマーを短縮することができます。特定の調整プロセスでは、デジタル位置ループのPIDデバイスの制御アルゴリズムとパラメーター調整方法を改善して、オンサイト適応パラメーターと実際のオンサイト調整設定を定式化し、製品や負荷に応じて個別に設定する必要があります。そうでなければ、位置制御プロセスが容易に形成されます。振動現象。設計プログラムのオープン調整セットに示されているように。

5.4システムの機械的精度は特定の誤差範囲内で制御され、電気的制御精度を向上させることができます。高性能ACサーボドライブシステムと組み合わせることで、多くの場合に高精度の位置制御の要件を満たすことができ、位置位置決め​​の効率も向上します。そして精度。

5.5メインプログラムはPC開発プラットフォームをベースにしたACサーボ制御システムです。主な機能は次のとおりです。製品生産データ、デバイスパラメータ設定およびPIDパラメータ設定などを調整するためのマンマシンダイアログ。PCとモジュール間のデータ転送と処理を実現し、ループPID制御アルゴリズムを配置してサーボモーターの動きを制御し、さまざまな関連機器の動作を実現します。その他:スタンピングステップ距離の設定と調整、特定の長さ値での各出力パルス数の対応する調整、プレスの制御精度、サーボ送り精度、およびサーボ送り長さ値の設定と調整はすべてオープン設計です。

5.6メインプログラムの設計では、一部の機器の故障警告プログラムセグメントが考慮されているため、機器の操作性と製品の生産品質の管理が大幅に向上し、機器の故障検査の時間がある程度短縮されます。

6結論

6.1実用的なアプリケーションは、合理的なACサーボシステムの選択が、高速応答速度、高速精度、および強力な堅牢性を備えた制御システムの要件を満たすことができることを示しています。実際の塗布位置制御精度は最大約0.1mmで、累積誤差を回避できます。この制御システムは、冷間成形鋼製品の高精度オープニングシリーズ、特に棚柱に類似した製品の生産に使用できます。つまり、冷間成形鋼の垂直および事前にパンチされた穴の冷間成形生産ラインです。側面の高精度な穴の位置。。

6.2シェルフコールドロールフォーミング生産ラインに適用されたACサーボシステムは、実際に高い位置制御精度を達成できます。また、プレパンチングモードと油圧ストップシアーモードは独立して使用できます。たとえば、シェルフビームの製造プロセスにはプレパンチングモードはありません。


投稿時間:2021年4月25日