【摘要】
本文主要講述應用臺達CAN總綫在自動(dòng)衝床設備系統的應用，介紹自動(dòng)衝床控制系統配置和工藝，以及臺達CAN總綫的運動(dòng)控制應用技術(shù)。
【關(guān)鍵字】
臺達、CAN總綫、PLC、HMI、伺服。
【前言】
傳統的多工位衝床生產(chǎn)車(chē)間出了需要配備多臺衝床和操作人員外，還需要更多的半成品儲放空間和搬運時(shí)間，以及勞動(dòng)資源，在搬運過(guò)程中，還會(huì )造成產(chǎn)品損壞或缺陷，甚至搬運工人的受傷。
僅在珠三角地區的衝床行業(yè)里，平均每年發(fā)生的斷指事故至少在30000起以上，被工廠(chǎng)機器截斷的手指至少40000根。因此，若是普通衝床還要注意操作人員生產(chǎn)安全，避免生產(chǎn)事故發(fā)生，生產(chǎn)效率還會(huì )受到操作人員工作效率（例如疲勞、情緒等）影響，容易造成生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量的不穩定。
多工位的自動(dòng)化衝床具備自動(dòng)送料機構，除了節省車(chē)間設備數量和操作人員數量，以及設備的安裝空間外，還節省了半成品儲放空間和搬運工作，不僅避免半成品在搬運過(guò)程中損壞，還保障了操作人員生產(chǎn)的安全，降低了操作工人的安全事故發(fā)生率，加強了生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，克服了工人因工作疲勞造成的生產(chǎn)速度下降，提高了生產(chǎn)效率，避免了因工人誤操作造成的不良品，穩定了生產(chǎn)質(zhì)量。同時(shí)，面對日益增加的生產(chǎn)工人用工成本，多工位的自動(dòng)送料衝床機構是未來(lái)衝床行業(yè)發(fā)展的趨勢。
【正文】
一、衝床自動(dòng)送料機構的原理
衝床自動(dòng)送料機是一種用於冷擠壓套圈類(lèi)零件加工設備的送料機，包含一套鋼板給料機構，和半成品搬運機構。
鋼板給料機：由鋼板放卷緩存機構和氣缸推送料機構組成，每周期定量放卷緩存鋼板，和向衝床工位定長(cháng)推送鋼板一次；
半成品搬運機：由絲桿、滑軌等傳動(dòng)機械組成機械手，控制機械手的夾爪作夾緊、送料、鬆開(kāi)、返回4個(gè)階段的動(dòng)作，與衝床一致的節奏來(lái)完成半成品的工位轉移，將工件依次送到下一工位的模具中心，直到將最后一道工位沖好的料送出衝床，轉移到出料口，落到收料框。 目前該設備送料絲桿螺距10mm，要求定位精度0.05mm。
1、衝床啟動(dòng)時(shí)，機械手處於張開(kāi)狀態(tài)，鋼板在上一周期衝壓模具上升時(shí)已經(jīng)進(jìn)料完成，等待衝壓成型。
2、衝壓模具下降過(guò)程中，機械手運行B階段，X軸正轉，機械手從原點(diǎn)向1#工位方向移動(dòng)，在衝壓模具下降到下限位置時(shí)到達定位點(diǎn)，準備好夾料；
3、衝壓模具上升過(guò)程中，機械手運行C階段，Y1、Y2軸正轉走同步運動(dòng)，使機械手開(kāi)始夾緊工件，在衝壓模具離開(kāi)夾緊空間后，機械手夾緊到位，夾具有彈性機構輔助夾緊工件，當夾緊不同產(chǎn)品的工件，尺寸大小不一樣時(shí)，可以避免造成夾緊位置的調整困難；
4、衝壓模具上升過(guò)程中，機械手夾緊后，X軸反轉，機械手向原點(diǎn)返回做送料動(dòng)作，將工件從1#工位向第2#工位方向移動(dòng)，機械手在衝壓模具到達上死點(diǎn)前到達定位點(diǎn)；鋼板放卷緩存機構和氣缸推送料機構同時(shí)動(dòng)作，實(shí)現鋼板定長(cháng)送料；
5、機械手在衝壓模具到達上死點(diǎn)時(shí)，Y1、Y2軸反轉，使機械手張開(kāi)，讓工件落下，2#到7#工位會(huì )有夾具支撐落下定位，8#工位則是出料口，工件從8#工位落下出料；機械手等待下一衝壓周期開(kāi)始時(shí)，再繼續返回取料點(diǎn)；
依此類(lèi)推，機械手每動(dòng)作一周期，工件就移往下一工位，經(jīng)過(guò)7次衝壓和7次搬運后，由大變小衝壓拉伸成型，最終在第8個(gè)工位成品出料。
二、方案選型：
該機械的控制對周期相位一致性要求狠高，因為該衝床平時(shí)除了自動(dòng)運行外，更換安裝新模具后，需要點(diǎn)動(dòng)試運行，隨時(shí)調整，所以?shī)A具機械手也必須跟隨同動(dòng)運行，否則會(huì )出現卡料或撞料的現象，甚至會(huì )損壞設備。因此，我們專(zhuān)門(mén)選用了20PM這款有電子凸輪控制功能的運動(dòng)控制器，再配合DVP-FPMC和A2伺服，可以使用CAN總綫將該運動(dòng)控制的系統整合起來(lái)，實(shí)現省配綫安裝，快速調試。A2伺服的128萬(wàn)高分辨率，可以使該機構實(shí)現較高的定位精度。另外，我們考慮到衝床本身震動(dòng)較大，需要使用抗震動(dòng)和干擾的相位角度檢測工具，同時(shí)考慮到安全問(wèn)題，因此選用了一臺400W的A2伺服電機，利用其通訊方式的編碼器位置反饋功能，再從驅動(dòng)器輸出的位置脈衝作為衝床周期相位角度的測量。
項次 名稱(chēng) 型號 數量（臺）
1 運動(dòng)控制器 DVP20PM00M 1
2 總綫擴展卡 DVP-FPMC 1
4 輸入輸出擴展模塊 DVP32HP11R 1
5 電源模塊 DVPPS02 1
6 伺服驅動(dòng)器 ASD-A2-2023-M 3
7 伺服電機 ECMA-E11320ES 3
8 伺服驅動(dòng)器 ASD-A2-0421-M 1
9 伺服電機 ECMA-C10604ES 1
10 觸摸屏 DOP-B07S211 1
11 CANOpen電纜 TAP-CB03 4
12 終端電阻 120歐姆 1
13 馬達動(dòng)力電纜 ASD-CAPW2005 3
14 編碼器連接電纜 ASD-CAEN1005 3
15 馬達動(dòng)力電纜 ASD-ABPW0005 1
16 編碼器連接電纜 ASD-ABEN0005 1
三、電氣原理圖：
四、電子凸輪的規劃：
Y1、Y2軸主要是保證長(cháng)條形的機械手張開(kāi)和夾緊時(shí)都能保持平行，使工件平穩夾緊，因此實(shí)際上在整個(gè)周期內都是走同步運動(dòng)，所以凸輪曲綫會(huì )是一致的。而為了避免用戶(hù)在自行調試時(shí)，增加區分Y1、Y2軸主、從驅動(dòng)器的工作，使設定參數的簡(jiǎn)便，因此沒(méi)有使用A2伺服本身的龍門(mén)同步功能。
五、20PM程序編輯：
六、A2參數設定：
項次 名稱(chēng) 參數 設定值
1 X軸 P1-01 B
P3-00 1
P3-01 203
2 Y1軸 P1-01 B
P3-00 2
P3-01 203
3 Y2軸 P1-01 B
P3-00 3
P3-01 203
4 角度測量 P1-46 100000
七、HMI畫(huà)面程序編輯：
八、應用效果：
客戶(hù)的自動(dòng)衝床設備伺服送料機構已經(jīng)生產(chǎn)多臺，目前最大送料速度50個(gè)/分鐘(機械設計極限)。送料精度0.02mm。
【結束語(yǔ)】
一臺這樣的設備比傳統的多臺單機組合，可以節省半個(gè)車(chē)間的地方，包括設備安放地方和半成品的儲存地方，還有節省了勞動(dòng)力資源，降低勞動(dòng)強度，提高生產(chǎn)效率，穩定生產(chǎn)品質(zhì)，有效地保護了操作工人的生產(chǎn)安全，這樣的設備是未來(lái)實(shí)現工廠(chǎng)自動(dòng)化的一種趨勢。
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