對(duì)整個(gè)送料－沖壓運(yùn)動(dòng)而言，完整工作周期可縮短 s，生產(chǎn)效率可提高 e，分別如式 ( 1) 和式 ( 2) 所示。

2 控制系統(tǒng)

2. 1 通信方式

由于壓力機(jī)采用支持 EtherCAT 總線的 PC 控制技術(shù)，且送料機(jī)需要進(jìn)行多軸伺服控制，因此送料機(jī)控制器也采用德國(guó)倍福 PC 控制技術(shù)，不僅便于在送料機(jī)上實(shí)現(xiàn) HMI、PLC 和 NC 的 “All－In－One”集成控制，而且便于在送料機(jī)與壓力機(jī)之間通過(guò) EtherCAT 總線實(shí)現(xiàn)控制器間的信息通信，如圖 4 所示。

壓力機(jī)與送料機(jī)之間的通信連接非常簡(jiǎn)單，將兩臺(tái)控制器之間的 ＲJ45 網(wǎng)絡(luò)接口通過(guò) EtherCAT 總線連接即可。

綜合考慮編程工作量和通信效率，在兩臺(tái)倍?？刂破髦g采用 ＲT－Ethernet 通信方式，不采用 ADS 通信方式。

采用 ＲT－Ethernet 通信時(shí)，還需對(duì)兩臺(tái)控制器進(jìn)行配置，例如將兩臺(tái)控制器分別定義為網(wǎng)絡(luò)發(fā)布機(jī)和網(wǎng)絡(luò)接受機(jī)，定義網(wǎng)絡(luò)變量和各自的 PLC 變量，并將網(wǎng)絡(luò)變量與 PLC 變量連接與激活等。

2. 2 通信信息

為了保證送料機(jī)與壓力機(jī)之間的安全運(yùn)行與信息交互，兩者之間需要交互的信息應(yīng)該包括: 運(yùn)行狀態(tài)信息，例如正常運(yùn)行狀態(tài)還是故障報(bào)警狀態(tài); 工作模式信息，例如壓力機(jī)處于 “單次”模式還是 “連續(xù)”模式，送料機(jī)處于 “手動(dòng)”模式還是 “自動(dòng)”模式

位置信息，例如壓力機(jī)的滑塊高度信息和送料機(jī)垂直軸的橫梁高度信息，滑塊高度信息可以通過(guò)從壓力機(jī)滑塊光柵尺或曲軸編碼器的信息獲得，橫梁高度信息可以通過(guò)從送料機(jī)垂直軸伺服電機(jī)內(nèi)置編碼器的信息獲得。

2. 3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括在 TwinCAT 開(kāi)發(fā)軟件中編寫(xiě) PLC 控制程序，以及編輯 HMI 畫(huà)面等。

編寫(xiě) PLC 程序包括引用 TcMC2． Lib、建立軸變量、編寫(xiě)運(yùn)動(dòng)控制代碼、配置 PLC 的軸變量與 NC 軸的對(duì)應(yīng)關(guān)系、下載及調(diào)試 PLC 程序等。

編輯 HMI 畫(huà)面包括添加控件、關(guān)聯(lián)變量、下載運(yùn)行以及利用電子示波器 Scope View 對(duì)狀態(tài)、位置、速度和扭矩進(jìn)行監(jiān)控等。

2. 4 第三方伺服電機(jī)配置

送料機(jī)雖然采用倍福的嵌入式 PC 作為控制器，而伺服采用的是深圳匯川的 IS620N 系列伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，后者雖支持 EtherCAT 總線，但還需要對(duì) TwinCAT 開(kāi)發(fā)軟件進(jìn)行相關(guān)的配置操作，包括添加路由、掃描設(shè)備、設(shè)置抱閘參數(shù)、燒寫(xiě) XML 文件、配置ＲPDO 和 TPDO、設(shè)置通信模式、設(shè)置控制模式、激活配置以及 NC 調(diào)試等。

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

基于建立的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)壓力機(jī)與送料機(jī)在工作周期內(nèi)不重疊協(xié)調(diào)控制與重疊協(xié)調(diào)控制分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

圖 5 和圖 6 所示分別為壓力機(jī)與送料機(jī)在工作周期內(nèi)不重疊協(xié)調(diào)控制和重疊協(xié)調(diào)控制時(shí)，壓力機(jī)的電機(jī)、送料機(jī)的垂直軸與水平軸電機(jī)的運(yùn)行時(shí)序圖。

從圖中可以看出，在 6～8 s 時(shí)段內(nèi)，不重疊協(xié)調(diào)控制時(shí)，送料機(jī)的垂直軸完全返回到隱埋點(diǎn)后，壓力機(jī)的電機(jī)才開(kāi)始驅(qū)動(dòng)滑塊下行，當(dāng)滑塊完全返回到上死點(diǎn)后，送料機(jī)的垂直軸才從隱埋點(diǎn)上升，開(kāi)始新的沖壓周期;

而當(dāng)重疊協(xié)調(diào)控制時(shí)，送料機(jī)的垂直軸尚未完全返回到隱埋點(diǎn)，壓力機(jī)的電機(jī)已開(kāi)始驅(qū)動(dòng)滑塊下行，且滑塊尚未完全返回到上死點(diǎn)，送料機(jī)的垂直軸已從隱埋點(diǎn)上升，從而在保證安全送料與沖壓的同時(shí)，縮短了靜態(tài)配合送料時(shí)壓力機(jī)與送料機(jī)的相互等待時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)如表 1 所示。T₁ 為壓力機(jī)沖壓周期，T₂為送料機(jī)送料周期，t₁為滑塊上行時(shí)兩機(jī)運(yùn)動(dòng)重疊時(shí)間，t₂為滑塊下行時(shí)兩機(jī)運(yùn)動(dòng)重疊時(shí)間，T 為沖壓－送料完整周期所需時(shí)間，s_pm 即每分鐘沖壓次數(shù)，從數(shù)據(jù)中可以得到，采用協(xié)調(diào)控制后，沖壓－送料完整周期縮短了 0. 47 s，縮短率為 7. 54%，生產(chǎn)效率提高率為 8. 2%，假設(shè)原每天產(chǎn)能為 4 622 件，可提高到 4 992 件，每天增加產(chǎn)能 370 件。

4 結(jié)論

針對(duì)傳統(tǒng)壓力機(jī)與送料機(jī)之間靜態(tài)配合送料存在的局限性，提出工作周期重疊協(xié)調(diào)控制的解決方案; 對(duì)送料機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、送料運(yùn)動(dòng)、控制系統(tǒng)以及兩者之間的通信方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，采用工作周期重疊協(xié)調(diào)控制后，沖壓加工的生產(chǎn)效率得到一定的提高，預(yù)期具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)前景。

參考文獻(xiàn):

［1］ 居躍峰．沖壓裝備自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展［J］．鍛壓裝備與制造技術(shù)，2013( 1) : 10－12．

JU Y F．Status and Development of Automatic Technology for Press Equipment［J］．China Metalforming Equipment ＆Manufacturing Technology，2013( 1) : 10－12．

［2］ 李文彬，王玲軍，南慶季．多工序沖壓生產(chǎn)的自動(dòng)化［J］．鍛壓裝備與制造技術(shù)，2006，41( 4) : 26－28．

LI W B，WANG L J，NAN Q J． Automation of Automatic Stamping Line with Multi-procedure［J］．China Metalforming Equipment ＆ Manufacturing Technology，2006，41( 4) :26－28．

［3］ 何芳．沖壓自動(dòng)化的若干基本問(wèn)題［J］．鍛壓技術(shù)，1995

( 2) : 29－32．HE F．General Problems on Press Automation［J］．Forging ＆Stamping Technology，1995( 2) : 29－32．

［4］ 肖本海，鄭瑩娜，鄒世鵬，等．全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線組網(wǎng)及分布式監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］．機(jī)床與液壓，2016，44( 7) : 96－104．

XIAO B H，ZHENG Y N，ZOU S P，et al．Design of FieldNetwork Configuration and Distributed Monitoring System for Full Automatic Stamping Production Line［J］．Machine Tool ＆ Hydraulics，2016，44( 7) : 96－104．

［5］ 李晶晶，王平，馬國(guó)禮，等．沖壓自動(dòng)化軌跡及效率提升淺析［J］．金屬加工( 熱加工) ，2016( 11) : 14－16．

［6］ 朱仁淼，唐敦兵，徐亮亮，等．大型壓力機(jī)電子伺服三坐標(biāo)多工位送料系統(tǒng)研發(fā)［J］． 中國(guó)機(jī)械工程，2011，22

( 24) : 2970－2976．ZHU Ｒ M，TANG D B，XU L L，et al．Ｒesearch and Development of Electronic Servo Tri－axis Multi－position Transfer System for Large-scale Press［J］．China Mechanical Engineering，2011，22( 24) : 2970－2976．

［7］ 周玉林，張志強(qiáng)，侯雨雷，等．沖壓線機(jī)器人與壓機(jī)動(dòng)作協(xié)調(diào)方法［J］．制造技術(shù)與機(jī)床，2013( 1) : 77－80．ZHOU Y L，ZHANG Z Q，HOU Y L，et al．The Coordination Method between the Ｒobot and the Press’s Movements in the Ｒobot Automation Press Line［J］．Manufacturing Technology ＆ Machine Tools，2013( 1) : 77－80．

［8］ 王明，黃英，王長(zhǎng)潤(rùn)．機(jī)器人沖壓自動(dòng)線的生產(chǎn)節(jié)拍優(yōu)化

［J］．儀器儀表用戶，2008，15( 6) : 75－77．

WANG M，HUANG Y，WANG C Ｒ． The Optimizations of Productive Time in the Ｒoboticized Automation Press Line

［J］．Electronic Instrumentation Customers，2008，15( 6) : 75－77．

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