基于PLC在轴承切管机上的应用

　　本文主要介绍了双轴伺服切管机的设计原理，同时介绍了利用我们台达的PLC、伺服、TP04G在轴承切管机上的整体解决方案，并且相比之前的切管机比较在自动化水平、加工效率、废料率等均有显着的提升。

　　1  引言

　　轴承切管机是轴承加工领域的初工序加工机械，它主要是把空心管按照轴承高度的需要，切成等长尺寸的小圈，通常机器在一个轴承加工厂里面需要很多台机床连续工作。以往的切管机是在机械上调整切管的长度，也就是送料到平头，然后伺服或者步进控制的刀头切料，然后再送料，这样循环，但是往往这样的切管效率比较低下，而且送料部分经常因为送不到位，而导致机械定位不准确而切出来的圈不合格，增加报废率，针对此问题，设计了一种新型的双轴切管机，也就是圈的长度不是靠送料和平头来保证，而且全方位的保护功能，可以保证一个工人可以同时管至少三台以上这样的机器，在人力成本不断增加的现在，此机器势必成为此领域的佼佼者。

　　2  双轴伺服切管机自动化系统设计

　　双轴伺服自动切管机的部分是两轴伺服的循环配合动作，拖板轴向轴主要是做圈长定位用的，当轴向往管的方向走的时候，碰到管的头部的时候就确认管的位置行脉冲禁止，然后再根据切管的长度做一个补偿定位；定位完毕切向切刀进行切管，切管完毕；轴向继续前进重复a,b的动作，直至切到管子送料的末端，也就是极限位置，这就是双轴伺服切管的基本的动作流程。然后切换到长度定位，同时使用的是丝杆传导 新型的双轴伺服切管机与普通的切管机关键的部分就是轴向定位和切管长度控制及计算，上面提到的外部中断进行脉冲切换是一个比较快又比较准的方案，自动切管机切管定位及计算，可以看到切管的长度分两部分组成：此距离可以进行机械调整，一般调整完以后不需要作大的修改；此补偿距离就是根据实际切的管的长度需要作一个小的调整；以往旧的切管机l1就等于切管的长度，而且在空间上刀与头的位置的不变的，但是新的机器刀与头的位置是整体随轴在走的，双轴伺服切管机与普通切管机的机械构架如图1所示。

　　图1双轴伺服切管机与原先普通切管机的机械构架示意图

　　3  台达PLC控制方案

　　3.1 PLC双轴伺服

　　PLC 可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的部分。

　　输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

　　32EH00T2系统为内置式PLC,使用NUM系统提供的输入/输出接口与外界进行数据交换，通过PLC的扫描周期刷新存储区内的数据，PLC读取外界数据是通过%I变量，而PLC向外界输出数据是通过%Q变量进行的。内置式PLC与NC之间则通过交换区交换数据，交换区中的内容是NC与PLC之间输入/输出的数据。NUM数控系统中PLC程序的编制采用梯形图形式，是梯形图语言和语句表语言的结合，并且其结构为多任务方式，特别适合于PLC比较复杂的程序。由于使用的是接触式传感器（X0）外部中断来做脉冲禁止，然后切换到长度定位，同时使用的是丝杆传导，所以问题可以保证（0.1mm以内），具体的PLC系统如图2所示；控制工艺流程如图3所示。

　　图2 PLC系统结构图

　　图3 PLC控制工艺流程

　　3.2 轴向定位长度计算及控制

　　新型的双轴伺服切管机与普通的切管机关键的部分就是轴向定位和切管长度控制及计算，新型切管机不需要平头来做切管的定位，而是只需要让伺服轴向往管方向走，等碰到了再进行长度定位，但是此方案需要高响应和一定的程序编程技巧，上面提到的外部中断进行脉冲切换是一个比较快又比较准的方案，通过图4-切管定位及计算，可以看到切管的长度分两部分组成：L1:刀头距，此距离可以进行机械调整，一般调整完以后不需要作大的修改；L2:补偿距离，此补偿距离就是根据实际切的管的长度需要作一个小的调整；所以切管长度L=L1+L2.以往旧的切管机L1就等于切管的长度，而且在空间上刀与头的位置的不变的，但是新的机器刀与头的位置是整体随轴在走的，这就是为什么新的机器可以送料多次切割的关键所在。

　　图4 切管定位及计算

　　4  结束语

　　轴承行业是加工密集型行业，所有的企业只关心一个问题：单机产量，评价一台机器的好坏，效率几乎是它的生命，而之前老式的切管机送料切管，效率自然不是很高，但是双轴切管机，完全可以做到送料连续切多次管，特别在切短圈的时候，送料可以切10次以上，那样的速度是以往的切管机无法比拟的。

　　随着源材料价格的不断上升，同时轴承利润的不断下降，企业想要在每个环节节省成本，而以往的切管机由于送料部分有先天的缺陷：就是有送料不到位的问题存在，而以往的切管机恰恰是靠送料到位平头做定位的，那如果送不到位，切出来的圈就必然不合格，白白浪费材料不说，效率也下降，即使料送不到位，它照样可以准确切割，只不过少切几个圈而已，但是不浪费材料也不影响效率。目前此机器已经成功开发完成，并且已经投入应用，并且得到了用户的高度认可。

  

参考文献:

[1]. PLC datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/PLC_1248813.html.