新型切管机的设计与实现.pdf

2012年7月
机床与液压
Jul.,2012
第40卷第14期
MACHINE TOOL HYDRAULICS
/ol.40No.14
DOI:10.3969/j.iss.1001-3881,2012.14.014
新型切管机的设计与实现
吴全
(沈阳职业技术学院汽车分院,辽宁沈阳110014
摘要:主要讨论了用于定长切管的切管机的设计及实现方案。切管机为机电一体化设备,根据定长切管的功能要求,
采用伺服技术进行定长送料;采取双锯片实现环切,以快速平整好将管切断,并将切断的管料送在下一环节;在程序设计
方面,采用面向功能动作的方法进行编程,使得机床的操作更加灵活方便。
关键词:切管机; SIMOTION运动控制系统
中图分类号:TP202文献标识码:A文章编号:1001-3881(2012)14-039-3
Design and Implementation of New Pipe-cutting Machine
WU Quan
Department of Automation, Shenyang Polytechnic College, Shenyang Liaoning 110014, China)
Abstract A pipe-cutting machine to cut fixed length pipe was designed. The machine was electromechanical equipment. Servo
technique was adopted to feed pipe in order to get fix length pipe. With double saw, circle cutting method was used to cut the pipe
quickly and smoothly. The control software design was motion and function oriented to make the machine operate easily and flexibly
Keywords: Pipe-cutting machine; MOTION motion control system
钢管的生产加工及其衍生品在国民经济中扮演着锯片有上下两片,锯片由两个变频器驱动旋转,同时
举足轻重的角色。而将长的钢管切割成定长的短钢料在两个伺服电机的驱动下可沿着弧形轨迹实现进给运
往往是钢管衍生品加工过程中的首要环节,这一环节动。在切管时,先起动锯片旋转,再实现锯片进给,
的切割质量和速度也决定了后序加工的质量和速度,进给结束,盘体旋转带动锯片旋转,从而在转过
对生产企业的产品质量及生产效益有着至关重要的影180°后,将管切断。管切断后,大盘再回转到初始位
响。针对这一工业需求,作者设计了新型的切管机,置,等待下一次切管指令。
以 SIEMENS的可靠的运动控制系统作为系统的主控
制器,从而实现了整个切管过程的准确、快速和高
主伺服电机
效
上锯片
切管机的组成及工作原理
3-上锯片轨道
文中所设计的切管机主要由送料机构、切管机
4一上锯片驱动轴
125-上锯片轴
主体和自动下料机构三部分组成。其中送料机构是
6一下锯片轨道
由运动控制系统的两个伺服轴所驱动的装置所组
7一下锯片驱动轴
8一下锯片轴
成。这两个伺服轴的功能是保证所输送的管料中心
9一下锯片
与切管机主体的导套处于同心位置以及实现管料的
10-一基座
定长输送。在管尾处有一液压驱动的夹紧机构,该
1-蜗杆
12特切管料
机构在接受指令后可实现对管料的夹紧和松开动
3一涡轮
作。该机构由送管伺服驱动沿着与送管料架平行
8910
直线导轨运动。在管头前端装有检测开关,用于对
管头进行检测并定位,以此信号作为管料进入切管
图1切管机原理图
机行程起始标志。
切管机的自动下料机构由接料托盘及3个液压缸
切管机主体的工作原理如图1所示。图1中元件
组成。完成的动作是:接料盘进人到接料位置,待管
3与11构成一对蜗轮蜗杆传动机构,在主伺服电机
料切下后接料并退回到翻料位置,根据翻料方向指令
1的驱动下旋转。其余机构均装配在与元件1连接实现翻料动作。翻下的钢料沿着料道进人下一待转位
成一体的大盘上。12和9代表待切的管料及锯片,
收稿?期:2011-06-03
作者简介:吴全(1973-),女,讲师。E-mail:Juquan@163.com
机床与液压
第40卷
2控制系统硬件构成
写多段程序放在其中执行。
设计这样一套切管的机构,要实现整套切管动作
控制程序流程图如图3所示。
还需要一套控制系统。控制系统都是由硬件和软件两
上电开始>
部分组成。控制系统硬件采用 SIEMENS公司的SIM
上电开始
检程序
OTON运动控制器及其伺服控制系统,如图2所示。
自检程序?
參数机构初始化
参数机构初始化
装配管理系统
伺服系统
充许切管
电源模块
平画
D
料到位
R
「主卡夹紧
伺服电机
结束程
v?伺服系统
SIMOTION D
E电机棋块
锯片起动
运动控制器
伺服电机
将内孔卡盘送入管内
C?
内孔卡盘张开卡紧管
N到达锯片旋
PROFIBUS
同服系多何服电机
转速
电机模块
TP177「Em0M远程
伺服电机
送管
锯片快进
触摸屏输入输出棋块变频器变频器
服素统纪一咫电
T/O数字量模拟量变频电机‖变频电机
电机模块
伺服电机
有料头倌
到达锯片快
进终
图2控制系统硬件构成
SIEMENS的 SIOION系列产品是针对目前市场
管起始位置赋值
锯片工进
需求而开发出的一套产品。该产品集运动控制、逻辑
到达锯片
控制及工艺控制于一身,尤其适用于带伺服轴控制的
满足条件1
进终
机床应用。 SIMOTION D的功能集成在新的SI
NAMICS S120多轴驱动系统的控制模板上,使之成为
停止送料
大进给旋转
个极其紧凑的拥有控制器及驱动器的系统。将运动
到达犬
控制与驱动器功能集成在一起,使得系统具有极快的
允许切管标志置位
进给终鸲
响应速度。 SIMOTION D带有两个具有时钟同步的集
充许送管标
成 PROFIBUS接口以及两个工业以太网接口。在作者
志量位
锯片退出
并减速
设计的控制系统中,将 PROFIBUS接口用于SIMO-
切断管位置赋值ぐ结東程户
TION D435、人机操作触摸屏TP177B、远稈输人输出
退到锯片
模块EI200M以及变频器之间的通信。而以太网接口
送管□
刻始位>
则用于在不同机床的 SIMOTION D控制