电子凸轮控制器在机械压力机上的应用

电子凸轮控制器在机械压力机上的应用

周晓敏

容德精机（江苏）机床有限公司 江苏省扬州市 225000

摘要:由于技术的提高,现在很多产品的作用早已不仅是单个产品了,而且融合众多产品为一体。在机械压力机中的使用也是这样,由于机械压力机工艺的日益完善,原有的机械压力机早已无法适应现在用户对产品的要求了。如今世界上各类机械压力机床不断涌现,各个型号的产品在性能方面也存在较大差异。使得的机械压力机朝自动化、智能化的方向发展成为趋势,这也正是现代科技发展给予我们的方便和愉悦之所在,我们现在就来学习下在机械压力机上使用电子凸轮控制器是如何完成自动控制工作的。

关键词：电子凸轮控制器；机械压力机；应用

引言：电子凸轮控制器是机械压力机的结构的主要组成,在机械压力机的整个生产周期内,主和辅机对各操作单位的操作都有一定的逻辑联系,如操作的次序和操作所耗费的时间,进行的操作机构逻辑联系主要由电子凸轮控制器来完成,电子凸轮控制器根据曲轴的转动位置加以控制,并产生相应信息,功控系统在收到信息后对各操作机构的输出命令进行管理。

一、电子凸轮控制器介绍

电子凸轮控制器一般分为两种:第一类是计算机式:另一类是光电式机械电子凸轮控制器问世时间较早,不过在实际使用实践中,却出现了许多缺点工作效率低下,也就是机械连接的设计需的工序长,工程复杂程度大,而且设计完毕后还必须不断的维修:机器操作过程噪音大舒适度低,根本无法应对各种类型的机械设备模板;不管是在设计或是工具最后完工之时,机械性能的可量测性都非常弱,甚至不能预测设备的稳定性;设备的转速快凸轮的响应滞后,不符合冲压企业生产高精度制品的需要,因此也很难提出满足工艺需要的各种精密角度;机器凸轮通常设置在机器上方,调节角度十分困难,费时费力,而且易错误调节导致机器不稳定，为改善机械凸轮的缺点,配合电子科技的发展,市场上出现了电子凸轮控制器。

在国外,电子凸轮控制器技术已经很普遍的应用到了机械压力机上，随着国内工业的发展,国内外机械压力机领域对电子凸轮控制器的技术要求也在日益提高,目前,在机械压力机上电子凸轮控制器取代传统机械凸轮已经形成了一个潮流。

二、机械压力机概述

机械压力机是多个系统的复合体，其包含了传动系统、离合器制动器系统、液压润滑及气路、封闭高度调节系统等。而每个系统下又有许多相关的零部件，其中任何一个零部件的磨损、松动、老化、腐蚀均能造成压力机的故障停机，而有时候甚至会有好几个系统的相互作用造成了设备的故障。 机械压力机最大的特点就是体积大，结构复杂，零部件成本较高，大型零部件的拆卸维修周期长，各个系统关联性较强。这些特点无形中给机械压力机的故障判断和维修提出了更高的要求，其要求维修人员的故障判断不但要迅速快捷，更要准确无误，因为机械压力机的故障判断一旦错误或遗漏，导致维修工作返工，那将会给企业造成巨大的经济损失。

三、机械压力机工作原理

在机械压力机作时，大皮带轮（一般也是飞轮）是由马达用三角带驱动的，再经齿轮组和离合器带动曲轴滑动装置，从而将滑板和冲头沿直线向下移动。在锻打结束后，滑板返回，离合器机构的压机会自行脱离，而在手柄上的制动装置打开，使得滑板在接近上死点的位置停下。各曲轴滑动装置被称作"点"。最简易的机械压力机是单一的，也就是单一的曲轴滑动装置。一些大型工作面的机械压力机，为了保证滑块底部受到的力和移动稳定，可以使用两个或四个圆点。

机械压力机的负荷具有冲击特性，也就是说，在某一工作循环中，其工作时间非常短暂。在短时间内最大的输出功率超过了一般的十多个，所以在驱动装置中都装有一个飞轮。根据平均功耗选择电机起动后，将飞轮转动到标称速度，以储存能量。冲头与板坯的锻造工作后，电机的传动比负载小，速度下降，而飞轮则会将剩余的能量进行补偿。在锻造完毕之后，飞轮将会重新开始加速，为下一次的工作做准备。

在机械压力机中，在离合器和刹车间设置机械或电子链条，以确保在离合器啮合之前刹车肯定是松动的，在刹车之前，离合器必然是断开的。机械压力机分为连续式、单冲程和短步式（微型压力机），其中大部分采用对离合器和刹车进行控制。滑动片的冲程不改变，但是它的下表面到台板的间距（即密封高度）可以用螺丝调整。在实际应用中，存在着超出压力机额定工作力的情况。为了确保机械的使用，经常在压力机上安装过负荷保护。在压力机上安装有光电或手动手动的人体防护设备，以确保操作者的生命

四、电子凸轮控制器的重要性

4.1可实现压力机滑块的准停上死点

机械压力机包括定速压力机和调速压力机,定速压力机转速是恒定的,调速压力机的冲压转速是可以调整的为使压力机的曲柄滑块能够停止在上死点,利用机器凸轮的定速压力机,一般是利用另有一个凸轮夹角来对高速离合器实施刹车利用机器凸轮刹车停止上死点方法,压力机运行的时候过长了话,磨擦片发生损坏,手刹特性就变坏,滑块停止上死点也会发生偏移所以,使用者必须定期调节用来刹车的凸轮机构夹角,这给使用者造成很多困扰而调快压力机滑块停止上死点,若利用机器凸轮操控,可以通过开环控制,通过马达不同的转速,来判断手刹角的高低由于没办法获得实际位置的反馈信息,往往导致无法精确停上死点,或者停上死点位置的误差比较大,同样也有摩擦片损坏导致停车不准的问题所以,采取机械凸轮操控,滑块很难精确停上死点。而采用闭环控制,电子凸轮控制器就可以较好地解决停上死点转速不准的情况了,它就不再是定快与调快,而实现停上死点转速的基本原理就是这样的在浮动块的冲压工艺中,电子凸轮控制器可以利用测量设备测定每一次工作的工作转速,以便算出每一次的刹车转速(如煞车角度电子凸轮控制器是一种专门控制靠背手轮煞车的电子控制器件,利用刹车转速中的传感器进行刹车用来直接测量刹车位置的转速数据,但并没有计算平均转速也没有刹车转速的瞬时转速,这二个转速算出的刹车转速都很精确,的转速数据就是在刹车转速之前每一次点的瞬时转速的平均值转速,再采用一定方法得出的转速数据:这样,电子凸轮控制器就可以确保浮动块每一次工作就能精确停上死点。

4.2采用软硬件措施防止机床滑块二度坠落

电子凸轮控制器在控制软件方面,对防止电机浮动块的二度跌落现象做了特别处理,当压力机滑块停上死点之后,如果要再次启动时(如分离器吸合,浮动块下行,一个前提是要松开滑块上运行中的起动按键因此,要避免按键在长期使用时发生老化或按键有缺陷而产生的粘结,从而导致与机器浮动块二度连冲,从而引起人身安全问题。不管是电子凸轮控制器或者机器凸轮,其与曲轴的传感器内部都一定要有联接设备相连,一旦联接装置出现缺陷,压力机滑块就出现连冲,而不使用电子凸轮控制器的方法就是在机器曲轴的紧固部位上加装一个位置检测点,将所探测到的信息及时反映给电子凸轮控制器,从而采取相应的保护措施。曲轴在转动后都会根据曲轴的位置探测到信息,电子凸轮控制器装置会把这次测量的信息与上一次测量的信息进行对比如果位置发生错误,表示连接设备出现故障,控制系统立即发出停止信息,实现停车,有效保护人身安全。

4.4调试方便

次电子凸轮控制器的调试非常方便，具体体现在以下方面：1.应用领先的单片机核心技术,硬件架构先进,软件程序设计灵活可靠。2、具备出色的抗干扰能力。电子凸轮控制器的抗干扰能力非常强大,其输入输出端均为模拟量输入输出方式,对各类干扰源都有不错的对抗效果。3、能够通过增加编程参数进行多种运动方式调控。4、控制系统功能齐全。可进行各种参数调整,如正反转控制、调压功能等,且调试简易方便。5、可配备各种通信端口:如RS485/232数据采集和输入输出端口等。6、使用方便灵巧,可应对繁杂多样的工作。7、抗干扰功能强,不受外部电磁干扰危害;控制系统结构紧凑,体积小,能应用在大吨位的压力机和机床上;控制系统工作平稳安全,性能优异;8、软件模块化设计思路和领先的数字信号处理技术可满足对产品功能提升与延伸的需求;控制系统操作简易便捷,应用维修简易便捷;9、可扩展性强,适合于多轴联合控制系统。

五、电子凸轮控制器在机械压力机应用中的优点

电子凸轮控制器在机械压力机应用中主要有以下优点：1、通过新型的电子凸轮控制器,可以完成精确定位、手动补偿的工作。2、大大提高产品的控制精度,在机床中可进行精确的位置监控和手动补偿。3、通过与机床控制器连接,完成机器设备的智能化管理和生产流程现场监视。4、完成系统工况参数的现场监测,并提供完备的故障诊断与报警系统功能。5、对液压、气动等系统实施集中监测,可利用通信接口进行自动连接。6、完成了PLC的传感器控制系统和伺服控制器的同步运动控制系统,并实现了完全闭环自动控制,包括进给的调节、过程自动补偿等。7、具备了完备的信息连接与通信协议,以方便系统开发新特性和开发新技术。8、拥有完备的功能扩充体系,可使用扩充功能来扩展的功能;在扩展中使用了模块化技术和快速更新功能。9、拥有丰富多变的人机界面展示画面和简单灵活的操纵方法,并配置了强大稳定准确的信息收集管理模块和先进适用的故障诊断报警管理系统。10、可按照使用要求进行各种人机接口方式和各种操作参数设置。11、拥有丰富灵活的通信连接与传输协议(TCP/IP)。12.选用工业级别感应器,工作平稳安全。13.选用高强度铝型材机壳;并设有独立防护罩,以保证感应器和其他装置不被损伤。14.满足标准ISO/IEC14683-2:E:1—2规范中所有规定要求;满足ISO1496-2中规范要求;具备完善先进的抗干扰技术(抗干扰能力强且稳定)。15.采用了高精度的电子凸轮控制器(采用新一代电子凸轮控制器)能够完成精确位置控制,以及手动补偿控制;在应用环境中,能够实现最先进稳定安全的自动控制系统(具有完整且功能强大的故障诊断报警系统),从而极大的装置工作质量和操作效率。16.控制系统通过多点触发式控制系统与数字PID控制器方法组合来完成对精密液压缸活塞杆行程误差调节,在工作过程中能够保持平稳精确地调整出所需要长度,使其在每次调节完毕后可以满足所需要的长度精度;在调节过程中不需要频繁进行自动干预操作来提高其调整准确度;控制系统具有多重保护功能和可平稳地工作参数设置方式;工作时,各控制系统动作可靠平稳且快速;通过多点触发式操作方法与数字PID控制方式组合来完成对精密液压缸活塞杆行程误差控制系统;并能按照使用要求进行各类复杂功能。17.拥有完善先进技术,使精密液压缸活塞杆行程误差达到±0.015mm之内,并具备各种安全稳定地工作控制参数方式:具备手动与自动二种切换工作模式;在应用过程中可进行完全可靠灵活地调整机制,从而确保工作中不会发生任何故障以及作业人员不需要进行其他干预;拥有完善先进的故障诊断报警功能(故障分析、报警、诊断/确认/处理等);系统在工作过程中可以通过对各系统参数设置来实现对精密液压缸活塞杆行程误差的自动补偿功能(如调整至±0.015 mm以内)。

六、操控电子压力机凸轮控制的各种结构

(1电子凸轮控制器参数的设置:凸轮轴上二个齿轮是通过一个杠杆带动二齿,在运动过程中通过改变啮合点与齿轮之间的距离来实现对输出轴位移的控制。(2电子凸轮控制器的选择:每个齿轮上都有二个凸轮轴,通过改变齿轮位置来控制输出轴位移。(3电子凸轮控制器结构:凸轮机构有多个齿,不同类型的齿轮可以改变凸轮线与齿线之间的距离来完成对输出轴位移的控制方式。(4)凸轮的齿数与间隔位置:在通常情况下,各种齿都可以完成对输出轴线的控制。(5)齿轮的啮合方法:一般使用三点插齿法或二级插齿法,在啮合过程中,通过变化齿轮啮合角和齿的长度以达到控制输出轴扭矩和行程等的控制模式。应用时,因为凸轮轴和输入轴线的夹角处于不断改变中,从而对其运行效率有相应的要求。（6）凸轮的转速变化与齿间隙:若传动系数较多,则与凸轮啮合的距离越小,要求更大的运行效率;（7）齿轮间的长度:通过变化二个齿间的长度,来调整输出轴的移动。（8）齿距变化和凸轮轴速度:在高速运转情况下,因为凸轮轴的一个转动,就会牵动二个齿轮。（9）齿轮的位置:每一个转动方向都可以使输出轴的扭矩减小。（10）调整齿轮啮合参数:在规定的情况下,应该按照输出轴转矩矩来选用相应的。

七、电子凸轮控制器在机械压力机上的应用

7.1操作方法

（1）三点插齿法:通过凸轮轴的三种不同的角度,来调整输出轴线在一个或许多不同夹角上的移动;当输入轴位移改变后,凸轮继电器将自动停止电机,而停止电机采用电子输出的形式对输出轴位移做出补偿。当输出轴位移改变后,传感器将产生蜂鸣提示,系统将接受到信息后做出适当的相应操作。(2)压力机电子凸轮控制器的安放方法电子凸轮控制器的位置必须符合下列要求:a、按照工作压力选取正确的凸轮位置。B、要注意到在进行实际操作的中,是否会出现因凸轮的位移方向不同,而造成的偏差。c、要考虑到,在设备运行中是否可能会发生意外,而导致了凸轮位移的变化。（3）通过智能操作方式,实现多档手动变速器功能,实现无级调速功能。

7.2应用功能

(1)采用高精度、高速的伺服电机,实现精密加工。(2)使用先进的高精度数控系统,控制信号由计算机处理完成。(3)自动识别信号位置和速率,实现精确定位。(4)具有实时显示压力、位移等信息作用,方便生产过程控制和加工质量监控及工艺参数分析。(5)按照设定的加工条件,对完成不同的加工工件进行手动切换功能等。

7.3主要使用领域

可广泛应用于金属和速密压铸工业,精密钣金件的加工冲压生产等;还可进行五金冲压机生产,如五金配件类、汽车汽配、摩托车等配件类零件生产;还可进行钣金类零部件冲压。三是技术优势:电子凸轮控制器检测手段完善,技术安全性高;构造简便,成本低,适合于小批量生产;智能化水平较高;使用方便(可根据用户要求进行定制开发)四是控制原理:电子凸轮控制器是通过伺服电机直接带动凸轮旋转,并配合凸轮控制单元发出各种电信号来实现机械压力加工。

八、结束语

综上所述，电子凸轮控制器的诞生原来仅是用来代替机械凸轮随着电子科学技术高速发展,电子凸轮控制器逐步融合了许多新功用,这种新功用大大提高了机械的技术性能自动化水平和稳定性目前,电子凸轮控制器还在向网络化智能化控制方面发展。

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