步進電機控制
步進電機控制,步進,電機,機電,控制,節(jié)制
同步帶成型工序中的排線控制 杭州應(yīng)用工程技術(shù)學院機電系 (310012) 楊婭君 杭州電子工業(yè)學院自動控制系 (310012) 陳德傳 【摘要】 本文介紹一種用于同步帶成型機中 的排線控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 80C31 為控制器核 心 ,以步進電機為執(zhí)行機構(gòu) ;排線間距通過柜面板上 的撥碼盤給定 ,可調(diào)范圍大 ,精度高 ,操作簡單方便。 該排線控制系統(tǒng)已在浙江某廠成功應(yīng)用。 關(guān)鍵詞 同步帶 成型機 排線控制 1 引言 同步帶傳動是近年來國際上發(fā)展較快的一種傳 動技術(shù) ,它兼有帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動三者之長 處 ,已在紡織、汽車、煙草、輕工、機床等行業(yè)廣泛應(yīng) 用 \[1\]。排線是同步帶成型生產(chǎn)中的一道重要工序 , 線繩排列密度的大小和均勻性對同步帶的拉伸強 度、疲勞壽命等產(chǎn)品質(zhì)量指標影響很大 ,線繩排列均 勻 ,則生產(chǎn)出的傳動帶質(zhì)量穩(wěn)定 \[2\]。因而 ,線繩排列 密度的大小和均勻性是傳動帶生產(chǎn)設(shè)備中的一個重 要技術(shù)參數(shù) ,也是衡量生產(chǎn)設(shè)備先進性的一個重要 指標。目前 ,國內(nèi)大部分生產(chǎn)同步帶的中、小型企業(yè) 的同步帶成型中的排線間距控制仍用機械式的方法 進行調(diào)整 ,可調(diào)范圍小、操作不便 ,適應(yīng)面較窄。由 于設(shè)備落后 ,線繩排列不均勻 ,這些企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品 其壽命僅為進口同類產(chǎn)品壽命的 10 % - 40 %\[3\]。 我們研制的用于同步帶成型的排線控制系統(tǒng) , 采用 80C31 為控制器核心 ,以步進電機為執(zhí)行機構(gòu) , 線繩間距大小可通過控制柜面板上的撥碼盤給定 , 操作簡單 ,直觀方便 ,排線均勻。該系統(tǒng)已用于我們 為浙江某廠研制的一臺傳動帶成型機中。工業(yè)現(xiàn)場 的運行結(jié)果表明采用該排線控制系統(tǒng)生產(chǎn)的同步帶 的拉伸強度、疲勞壽命等產(chǎn)品質(zhì)量指標均優(yōu)于原來 設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品。 2 排線控制系統(tǒng)組成及功能 圖 1 是排線控制系統(tǒng)示意圖 。與該排線控制有 關(guān)的機械部分在 C6132 機床床身的基礎(chǔ)上進行設(shè) 計 ;主電動機的速度仍用機械式換檔方法進行調(diào)整 ; 進給部分保留溜板 ,改用步進電機驅(qū)動 ,步進電機通 過滾珠絲桿 ,帶動溜板上的繞線頭進行橫向運動。 圖 1 所示的控制系統(tǒng)功能如下 : (a) . 可進行單線 / 雙線、左 / 右方向排線 ,單根線 徑可在 012 - 115mm范圍內(nèi)變化 ; (b) . 排線線距可通過控制面板撥碼盤設(shè)置在 0 - 1mm內(nèi)可調(diào) ; (c) . 最大排線長度為 500mm ; (d) . 主機速度可設(shè) 9 檔 ; (e) . 設(shè)有主機點動和步進電機點動功能。 圖 1 排線控制系統(tǒng)示意圖 3 控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成 控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成如圖 2 示 。為提高系統(tǒng)的可 靠性 ,除了輸入、輸出信號采用光電隔離外 ,對單片 機系統(tǒng)增設(shè)了以 IMP813L 為主的 116 秒 WDT功能 , 有效地克服工控系統(tǒng)的“死機”問題。另外 ,為保證 運動機構(gòu)的安全性 ,對限位開關(guān)采取了“雙冗余”措 施。 圖 2 排線控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成框圖 ·6· 現(xiàn)代機械 2002 年 第 2 期 ? 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 4 控制軟件設(shè)計 排線控制系統(tǒng)的主程序框圖如圖 3 示 。此外 , 由于本系統(tǒng)的主電機 (交流異步電動機 M0) 工作于 不調(diào)速的開關(guān)狀態(tài) ,為保證系統(tǒng)起動與制動 (停車 ) 過程中的排線均勻性不受主電機動態(tài)轉(zhuǎn)速變化的影 響 ,則步進電機的運行頻率要符合圖 4 示規(guī)律。 圖 3 排線控制系統(tǒng)主程序框圖 圖 4 步進電機脈沖頻率分配曲線 5 結(jié)束語 排線控制系統(tǒng)已在粉塵多 、濕熱的生產(chǎn)環(huán)境中 運行 ,結(jié)果表明該系統(tǒng)的控制精度符合要求 ,且系統(tǒng) 簡單可靠 ,具有良好的推廣應(yīng)用前景。 參 考 文 獻 1 張傳智 . 橡膠同步帶的損壞形式及改進措施 . 橡膠工業(yè) , 1996(3) :P182 - 184. 2 曾憲奎等 . 設(shè)備工藝因素對 V 帶性能的影響 . 橡膠工 業(yè) ,1999 (10) :P615 - 618. 3 張敦等 . 汽車同步帶的研制 . 特種橡膠制品 ,1999 (2) : P35 - 42. (上接第 15 頁 ) 圖 7 小 ,根據(jù)齒面磨損量計算公式 (20) 可知齒頂及齒根 處齒面磨損很小 ;當輪齒位于節(jié)點附近嚙合時 ,由于 輪齒間相對滑移速度較小或等于零 ,所以齒間摩擦 系數(shù) fV 較大 ,故齒面磨損很大。因此 ,高速齒輪機 構(gòu)長期運行后由于磨損輪齒齒廊不再維持漸開線的 形狀 ,它們可能呈現(xiàn)近似如圖 7 b 所示的齒廓形狀。 由于高速齒輪機構(gòu)長期運行后被磨損輪齒的齒 廓將不再維持漸開線的形狀 ,所以高速齒輪機構(gòu)在 設(shè)計壽命后期的運行過程中振動或沖擊在所難免。 參 考 文 獻 1 A. Molinari ,Dependence of the Coefficient of Friction on the Sliding Conditions in the High Velocity Range. Journal of Tri2 bology , the American Society of Mechanical Engineers ,Jan. 1999. 2 Shigley J E ,Unicker JJ . Theory of Machines and Mechanisms \[M\] . New York ,McGraw - Hill Company ,1980. 3 Peter Lynwander. Gear Drive Systems ,Design and Application , MARCEL DEKKER ,INC. New York and Basel ,1983. 4 鄭文緯 ,吳克堅 . 機械原理 (第七版 ) . 北京 ,高等教育出 版社 ,2000. 5 上海交通大學 ,清華大學 . 精密機械與儀器零部件設(shè)計 . 上海交通大學出版社 ,1990. 6 張劍峰 ,周志芳 . 摩擦磨損與抗磨技術(shù) . 天津 :天津科技 翻譯出版社 ,1993. 7 邵荷生 ,曲敬伎 . 摩擦與磨損 . 北京 :北京煤炭工業(yè)出版 社 ,1992. 8 [英 \]J .霍林 . 摩擦學原理 . 北京 :機械工業(yè)出版社 ,1981. 9 [蘇 ] И . B. 克拉蓋爾斯基 . 摩擦磨損計算原理 . 北京 :機 械工業(yè)出版社 ,1982. ·7·同步帶成型工序中的排線控制 楊婭君 陳德傳 ? 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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