1.概述
一台卧式加工中心採用西門子840D系統改造后,刀庫位置的檢測由旋轉變壓器改為旋轉編碼器。刀庫傳動示意見圖1。
液壓馬達帶動分度盤通過主驅動齒輪拖動刀鏈,馬達、分度盤每轉1圈,刀庫轉過1個刀套(該刀庫共60個刀套)。分度盤控制刀庫精確定位,分度臂鬆開,分度盤高速旋轉,刀套接近定位位置時,分度臂夾緊,分度盤改為低速旋轉,當分度臂前端落入分度盤定位槽后,將其鎖死,此時刀套正好停在定位位置,因此定位槽位置即是刀套精確定位位置,接近開關SL151、SL152檢測分度臂鬆開和夾緊。位置檢測軸與主驅動齒輪關聯,外接旋轉編碼器進行刀庫計數,刀鏈完成1個循環(60個刀套),檢測軸旋轉1周。分度盤、刀庫、檢測軸旋向均相同。
液壓刀庫通過PLC控制,實際運行表明,能夠確保液壓刀庫可靠工作。
2.旋轉編碼器的選擇
根據刀庫位置的個數選用DC24V、60脈衝/轉、有A、B、Z三相信號輸出的增量型旋轉編碼器,接線見圖2,正轉波形見圖3。A、B相作為刀庫正、反轉的位置檢測,Z相作為1號刀套位置標記。A、B相對應每個刀套,刀庫高速旋轉速度約為2~4個刀套/s,即A、B相信號變化頻率<10Hz,滿足PLC掃描周期的要求。
3.旋轉編碼器的調整
由於分度盤旋轉1周=主驅動齒輪旋轉1個刀套位置=1個A、B相信號周期,因此需要仔細調整編碼器軸的安裝角度,確保編碼器信號角度和分度盤實際機械角度準確對應。本例中,刀庫順時針為正轉,刀號增加、編碼器反轉,B相超前,刀庫逆時針為反轉,刀號減小、編碼器正轉,A相超前。刀庫加計數的條件是刀庫正轉和B相上升沿信號相與,刀庫減計數的條件是刀庫反轉和A相上升沿信號相與,因Z相與A相相位相同,進行刀庫回零(刀庫自動回到1號刀位,當前刀套號自動置1)操作時,令刀庫反轉回零。
調整編碼器初始軸角,考慮動作的實時性,A、B相信號上升沿位置要盡量領先於凸輪定位槽位置,調整方法是:將刀套轉到1號刀位,鬆開編碼器,保持編碼器軸和聯軸節緊固連接,仔細轉動編碼器,同時觀察PLC輸入點信號,當A、B、Z三相信號同時為1時,記下這個位置,暫時緊固編碼器。然後左右略微旋轉刀庫,監控A、B相信號,看其分佈是否對稱,若不對稱,再鬆開編碼器微調之,調整后的A、B相信號在分度盤上的角度分佈見圖4。
4.程序控制
(1)刀庫計數。建立刀庫計數的DB塊:DB100.DBW0(刀庫容量),DB100.DBW2(當前刀套號)。程序設計採用簡單的加1減1操作,可進行最大值和最小值處理,保證刀庫動作的實時性,計數結果供PLC其他程序塊全局使用,部分程序如下。
//刀庫反轉,計數減1
A I 35.0 //A相信號
FP M 250.0
A Q 49.6 //刀庫反轉
AN Q 49.7 //刀庫正轉
JCN L008
L DB100.DBW 2 //當前刀庫刀號
+ 一1
T DB100.DBW 2
//T_CURR=0? 判斷刀號是否被減到小於1
L DB100.DBW 2
L W#16#0
= =I
JCN L008
L DB100.DBW 0 //刀庫容量
T DB100.DBW 2
L008:NOP 0
//刀庫正轉,計數加1
A I 35.1 //B相信號
FP M 250.2
A Q 49.7 //刀庫正轉輸出
AN Q 49.6 //刀庫反轉輸出
JCN L009
L DB100.DBW 2 //刀庫當前刀號
+ 1
T DB100.DB 2
//T_CURR=T_TOTAL?判斷刀號是否被加到大於刀庫容量
L DB100.DBW 2
L DB100.DBW 0
>I
JCN L009
L W#l6#1
T DBl00.DBW 2
L009:NOP 0
(2)刀庫旋轉。分為JOG方式下的手動操作,自動回零和找刀。PLC的DB塊具有斷電保持功能,只要當前刀號正確,不需要每次開機均回零。自動方式下,刀庫旋轉至離目標刀套差一個刀套位置時,程序關閉高速閥,刀庫減速前進,刀庫旋轉程序流程見圖5。