數(shù)控變頻技術在橫梁升降系統(tǒng)上的應用

沈陽機床股份有限公司（遼寧 110142) 張秀印 王秀軍

VTC系列數(shù)控車床橫梁升降系統(tǒng)由一個雙輸出軸變頻電動機經(jīng)換向器、減速機和絲杠帶動橫梁沿立柱上下移動，通過一個導向壓板及八個鎖緊壓板實現(xiàn)橫梁的定位及鎖緊，定位時通過液壓系統(tǒng)使壓板松開，定位結束后斷開液壓系統(tǒng)，彈簧鎖緊。變頻電動機由變頻器控制，橫梁的升降可以進行手動或自動編程控制。橫梁左右兩根絲杠頂端均配有絕對值旋轉編碼器，用來檢測橫梁是否保持水平及位置顯示，實時檢測橫梁左右絲杠的位置偏差，位置偏差超過機械極限設定值數(shù)控系統(tǒng)則觸發(fā)報警，同時提高機床穩(wěn)定性。

這種橫梁升降系統(tǒng)，由機械結構實現(xiàn)運動同步，由編碼器實現(xiàn)閉環(huán)控制與同步檢測保護功能，同時可以由數(shù)控系統(tǒng)作為伺服軸進行控制，是一種性價比很高的數(shù)控機床橫梁升降系統(tǒng)成功解決方案?，F(xiàn)結合西門子802Dsl系統(tǒng)為例對其進行簡單介紹。

圖1所示為調試時橫梁上升運動過程中各部件的旋轉方向。

圖1 橫梁上升部件旋轉方向圖

1.變頻控制

變頻電動機及抱閘裝置由變頻器控制，變頻器的速度給定由數(shù)控系統(tǒng)MCPA部件輸出的模擬電壓控制，變頻器的啟動停止等由PLC進行控制。

橫梁升降控制的兩個重要變頻參數(shù):

(1)L1—01:電動機保護功能選擇，變頻器具有通過電子熱繼電器進行過載保護的功能。這是以輸出電流、輸出頻率和電動機的熱特性等數(shù)據(jù)為基礎，計算電動機過載耐量的功能。如果檢出電動機過載，則發(fā)生OL1(電動機過載)，并切斷變頻器輸出。設定值為2:變頻器專用電動機 (恒定轉矩范圍1∶10)。在運行變頻器專用電動機時進行該設定。該電動機的負載為100%時，可進行10%～100%的速度控制。以低于此的速度在負載為100%的狀態(tài)下運行時，電動機將過載。轉矩轉速容許負載圖如圖2所示。

圖2 轉矩轉速容許負載圖

(2)L3—04:減速中防止失速功能選擇，減速中防止失速，即按照主回路直流電壓控制減速率，利用高慣性負載或突然減速來防止發(fā)生OV(主回路過電壓)的功能。設定值為3:有效 (帶制動電阻)，帶制動電阻器的失速防止功能有效。

2.位置顯示

編碼器通過編碼器接口模塊 SMC20、DRIVE-CLIQ集線器模塊DMC20連接到驅動模塊，通過系統(tǒng)參數(shù)設定在數(shù)控系統(tǒng)顯示器上顯示橫梁位置，系統(tǒng)設定為W軸。雙絲杠上均安裝有旋轉絕對編碼器，均為閉環(huán)控制，一側作為橫梁位置顯示，一側作為位置監(jiān)控，實現(xiàn)運動同步保護功能。

3.功能調試

(1)參數(shù)設定如下:

通用參數(shù):

(2)調試步驟:①檢查橫梁部分電氣連線是否正確:首先是變頻電動機抱閘部分，必須保證橫梁未移動時抱閘線圈處于失電狀態(tài)，橫梁移動時抱閘線圈處于得電狀態(tài)，否則會造成橫梁脫落或損傷電動機;還要著重檢查橫梁限位開關是否工作正常等。②設置變頻器相關參數(shù)及數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)。③調整橫梁編碼器使其能夠正常工作，查看數(shù)控系統(tǒng)通用參數(shù)MD14514［0］設置是否正常，此參數(shù)用來設置左右編碼器數(shù)值比較的報警值。④在橫梁底部用機械或液壓等裝置頂住橫梁。⑤脫開電動機與機械聯(lián)接部分 (左右均脫開)，手動搖動換向器手搖輪 (微動，能觀察到旋轉方向即可)，觀察各聯(lián)接部分旋轉方向是否如圖1所示，圖1中所示方向為橫梁正向移動時各部件旋轉方向。⑥用變頻器操作器使電動機以低速旋轉，并觀察電動機軸旋轉方向，此時電動機轉向為正，如旋轉方向跟機械各部件圖1所示旋轉方向不一致則改變電動機相序即可。⑦聯(lián)接電動機與機械部分，調整橫梁壓板，使壓板能正常鎖緊、松開。⑧調整橫梁水平，使水平值在正常的允許范圍內。⑨通過數(shù)控系統(tǒng)，在手動方式下，低速提升橫梁，再次確認橫梁移動方向是否為正，如移動方向向下則立刻停止橫梁移動，修改控制變頻器正反轉極性PLC參數(shù)。⑩調試完成，正常使用橫梁升降系統(tǒng)。

(3)橫梁運動同步保護:橫梁運動同步保護位置偏差限制值設置在參數(shù)MD14510［0］里，設定值一般不要超過0.03mm。當橫梁實際偏差值超過設定值時，數(shù)控系統(tǒng)會觸發(fā)一個PLC報警，提示橫梁需要重新進行調平處理，此時進給軸停止運動，NC讀入禁止。

4.結語

由一個雙輸出軸變頻電動機經(jīng)換向器、減速機、絲杠帶動橫梁沿立柱上下移動，左右兩根絲杠頂端均配有絕對值旋轉編碼器進行位置顯示和同步保護，這種數(shù)控變頻技術成熟可靠，性價比極高，具有廣泛的推廣性。