運(yùn)動(dòng)控制器在機(jī)床行業(yè)的發(fā)展及應(yīng)用
來(lái)源：谷騰環(huán)保網(wǎng) 閱讀：3741 更新時(shí)間：2011-10-18 09:511．機(jī)床行業(yè)的現(xiàn)狀和前景
近30年來(lái)，隨著改革開(kāi)放的逐步深入，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到了很大的發(fā)展。國(guó)外的很多新技術(shù)新產(chǎn)品不斷沖擊著中國(guó)國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)，導(dǎo)致了制造業(yè)加工業(yè)迅猛發(fā)展，這給機(jī)床行業(yè)的拓展和進(jìn)步帶來(lái)了巨大的契機(jī)。
中國(guó)的機(jī)床行業(yè)從以往的以小型機(jī)床為主體的大量制造，到現(xiàn)在大中型機(jī)床，成套成線產(chǎn)品的比重逐步增大。并且，隨著加工工藝的不斷改進(jìn)，對(duì)于加工精度加工速度的要求也越來(lái)越高。
目前全國(guó)機(jī)床行業(yè)的生產(chǎn)廠家有上萬(wàn)家，其中大多是以生產(chǎn)中低端粗加工為主的企業(yè)。但是，近年來(lái)由于材料和能源價(jià)格的飛漲，國(guó)家所采取的貨幣緊縮政策等因素，都將導(dǎo)致下游行業(yè)的增速減慢，利潤(rùn)減少。而有高附加值的產(chǎn)品增速則繼續(xù)保持增產(chǎn)，利潤(rùn)大幅增加，未來(lái)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)將不可避免的將朝高端市場(chǎng)轉(zhuǎn)移。所以，越來(lái)越多的企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始意識(shí)到，中國(guó)的機(jī)床行業(yè)，在固守低端領(lǐng)域的同時(shí)，更應(yīng)在高端產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及制造方面拓展，而不是更多得依靠進(jìn)口設(shè)備。
機(jī)床行業(yè)根據(jù)不同的設(shè)備，使用的電氣產(chǎn)品非常地廣泛，從單片機(jī)，PLC，定位模塊，數(shù)控系統(tǒng)到運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)等都有涉及，更有廠家自主研發(fā)的電氣設(shè)備。一些高端應(yīng)用領(lǐng)域，如高精度的磨床，旋轉(zhuǎn)刀庫(kù)，伺服沖壓送料機(jī)，自動(dòng)化專機(jī)流水線等，對(duì)于控制和工藝都有一些特殊的需求，這些都不是普通的脈沖發(fā)生產(chǎn)品或者定位產(chǎn)品可以簡(jiǎn)單對(duì)應(yīng)的，正越來(lái)越多的使用運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品。
2．三菱運(yùn)動(dòng)控制和伺服產(chǎn)品簡(jiǎn)介
三菱在運(yùn)動(dòng)控制和伺服驅(qū)動(dòng)方面具有豐富的產(chǎn)品線，可以對(duì)應(yīng)各種類型的機(jī)床設(shè)備。
在運(yùn)動(dòng)控制器方面，從8軸同步控制到32軸同步控制，直到1280軸同步控制都有對(duì)應(yīng)方法。并且，三菱的運(yùn)動(dòng)控制器通過(guò)不同的操作系統(tǒng)軟件，可支持不同的機(jī)床行業(yè)應(yīng)用。如SV13的操作系統(tǒng)，以專用的SFC的編程語(yǔ)言，多應(yīng)用于高精度的磨床設(shè)備進(jìn)行插補(bǔ)的動(dòng)作，而SV22的操作系統(tǒng)，以機(jī)械支持語(yǔ)言，則廣泛應(yīng)用于多軸高速高精度同步控制的機(jī)床設(shè)備中。
在伺服產(chǎn)品方面，具有各種慣量等級(jí)，滿足各種設(shè)備的定位控制要求，而且從功率上來(lái)說(shuō)，小到50W，大到110kW都有成熟產(chǎn)品。對(duì)于110kW以上的需求，也有各種對(duì)應(yīng)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。
3．三菱產(chǎn)品在機(jī)床行業(yè)中的應(yīng)用以及特點(diǎn)
下面我們就以2個(gè)客戶案例，來(lái)介紹三菱運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品在機(jī)床行業(yè)中應(yīng)用。
①．高性能伺服沖壓及送料系統(tǒng)
前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，今后的機(jī)床行業(yè)將朝著高端的市場(chǎng)轉(zhuǎn)移，那么對(duì)機(jī)床的復(fù)合化智能化提出了更高的要求，以普通的沖壓設(shè)備為例，以往設(shè)備是將沖壓好的工件由人工操作拿取，隨著現(xiàn)在國(guó)內(nèi)人力成本的不斷上升，由機(jī)器替代人工操作將是一個(gè)必然的趨勢(shì)，那么高性能的沖壓機(jī)床將會(huì)由自動(dòng)送料取料系統(tǒng)取代人的操作。那么沖壓設(shè)備如何根據(jù)不同的工件運(yùn)行不同的沖壓曲線，送料系統(tǒng)如何和沖壓系統(tǒng)相配合，如何保證模具的安全性等將是高端沖壓設(shè)備所需要考慮的，無(wú)疑使用運(yùn)動(dòng)控制器是最優(yōu)選的方案，它要求運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品能根據(jù)不同的工件加工要求來(lái)變化沖壓曲線，送料設(shè)備與沖壓設(shè)備的同步控制。
動(dòng)作概要如下：
該系統(tǒng)由伺服沖壓機(jī)和配套的送料機(jī)所構(gòu)成，沖壓機(jī)在沖壓完成的同時(shí)，送料系統(tǒng)進(jìn)行送料的動(dòng)作，在沖壓頭非工作的區(qū)域，完成送料，并且送料系統(tǒng)回到初始位置，等待沖壓機(jī)再次進(jìn)行沖壓，依次循環(huán)，此系統(tǒng)要求送料系統(tǒng)動(dòng)作和沖壓機(jī)的動(dòng)作能相互配合，進(jìn)行同步的控制。該設(shè)備需要沖壓軸一個(gè)，傳送軸六個(gè)。
該系統(tǒng)的伺服沖壓機(jī)與送料機(jī)都是由三菱的運(yùn)動(dòng)控制器QD系列MOTION來(lái)進(jìn)行控制，系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)如下：
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由于該設(shè)備使用了三菱的最新的Q170M型運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品，最多可控16根軸，所以如果今后需要控制更多的沖壓機(jī)的話，只需要相應(yīng)增加伺服產(chǎn)品既可，控制產(chǎn)品無(wú)需增加。另外，該運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品內(nèi)置電源，PLCCPU和運(yùn)動(dòng)控制CPU，節(jié)約了客戶的一部分成本。同時(shí)，它基于IQ Platform的高速通信基板，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的鏈接通信，運(yùn)動(dòng)控制器與伺服放大器之間采用了三菱自主開(kāi)發(fā)的SSCNETⅢ伺服總線網(wǎng)絡(luò)，使各軸的時(shí)鐘頻率達(dá)到一致，保證了所有的軸在同一時(shí)刻接受到同一指令并開(kāi)始動(dòng)作。這些特性對(duì)于這種同步要求很高的設(shè)備來(lái)說(shuō)，是非常必要的功能。另外，該運(yùn)動(dòng)控制器使用光纖總線連接，網(wǎng)絡(luò)通訊速度更達(dá)到了50Mbps，不但提高了抗干擾能力，減少了現(xiàn)場(chǎng)布線操作的錯(cuò)誤率，還能實(shí)現(xiàn)海量控制數(shù)據(jù)的高速傳輸。
通過(guò)一臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制器可同時(shí)控制伺服沖壓機(jī)和送料機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。使用三菱特有的機(jī)械結(jié)構(gòu)程序，簡(jiǎn)單地編寫(xiě)程序就可以將沖壓頭的動(dòng)作和送料的各軸完美的結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)同步控制的要求。通過(guò)調(diào)整下圖中主軸的運(yùn)行，就可以簡(jiǎn)單的控制所有的軸按照固定的時(shí)序完成各自的動(dòng)作。
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同時(shí)，客戶可通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器，根據(jù)實(shí)際沖壓工件，選擇適合的沖壓曲線，減小了沖壓過(guò)程中對(duì)模具的損耗，延長(zhǎng)了模具的壽命。如果客戶有多臺(tái)沖壓設(shè)備的話，更可通過(guò)一臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制器（最多32軸）控制多個(gè)壓力機(jī)的動(dòng)作，對(duì)于客戶而言更節(jié)約了電氣上的成本。
②．高精度內(nèi)研磨機(jī)
高精度內(nèi)研磨機(jī)工藝如下圖：
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內(nèi)研磨機(jī)用于加工軸承內(nèi)壁。在加工時(shí)主要使用兩軸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。其中X軸在徑向方向上做恒速運(yùn)動(dòng)，加工時(shí)最低速度為0.2μm/s。Z軸負(fù)責(zé)磨輪的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其總行程為410mm，最高頻率為520次每分鐘。
該系統(tǒng)使用了QD系列運(yùn)動(dòng)控制器以及與其相對(duì)應(yīng)的MR-J3-B系列伺服。該系列伺服電機(jī)的分辨率達(dá)到了262144p/r，高分辨率的電機(jī)滿足了對(duì)機(jī)床的高精度的定位要求。除此之外，該伺服先進(jìn)的自動(dòng)震動(dòng)抑制功能，能自動(dòng)抑制加工過(guò)程中所產(chǎn)生的震動(dòng)，減少了加工的誤差，并且減少了現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)調(diào)整的操作，方便了編程人員的調(diào)試。電機(jī)的尺寸更比原來(lái)減少了23%，大大減小了機(jī)械設(shè)備的安裝尺寸。最后，由于所有的參數(shù)都是由運(yùn)動(dòng)控制器來(lái)管理的，所以一旦出現(xiàn)伺服產(chǎn)品的損壞的話，只需要更換相應(yīng)的伺服產(chǎn)品，而無(wú)需其他任何參數(shù)和程序的變更。
該設(shè)備由于使用三菱的Q172H運(yùn)動(dòng)控制器和J3-B系列的伺服控制，可以實(shí)現(xiàn)高精度地磨修砂輪，以實(shí)現(xiàn)磨削工件的更高精度。
4．總結(jié)
在特種機(jī)床和專機(jī)越來(lái)越多的今天，三菱的運(yùn)動(dòng)控制和伺服產(chǎn)品在機(jī)床行業(yè)中嶄露頭角，更多的體現(xiàn)出其在同步高速高精度方面的優(yōu)勢(shì)。三菱產(chǎn)品將與中國(guó)的制造業(yè)和加工業(yè)一起發(fā)展，共同打造更美好的明天。
