面板型运动控制器在空调分流器钻床上的运用

摘要：提高设备生产效率，节约生产成本是生产型企业提高经济效益的重要方式。所以要从企业利益出发，开发出适合产品的最佳设备，为企业创造跟多效益，同时也是提高生产力的重要途径。

关键词：低成本、高效率、安全、稳定。

前言

大中型黄铜分流器是商用空调重要部件，压缩机出来的冷媒要经过分流器把冷媒平均分配到热交换器上。毛胚件是通过热模锻造机锻制而成，比起黄铜浇铸硬度和机械强度及密封性都有很大提高。

分流器本体上少至2个孔，多的要打近30个孔，不同产品的都有不同的孔数，而且每种孔都有自己的倾斜角度，种类繁多，个别产品上还有尺寸不同的两种孔，加工起来比较费时费力。

1.确立方案

分析工艺后方法有大致下列两种：

1.1.利用加工中心 开通第五轴控制数控分度头打孔，这种方法的好处是什么样的孔都能打，但是费用很高，加工中心和数控分度头及改造费用每台要超过100万元。且加工中心做这样单一的工作有点大材小用了。

1.2.利用专用自动钻床（风电式动力头）打孔，数控分度头控制孔数，加上角度工作台调节（手动）角度。这样做的好处是费用比较小，整个投资能控制在5～6万圆左右，只是要单独做一套自动控制装置控制整台设备自动运行就可以了。

第一种方案费用实在太高，并且由于分流器产量比较多，改造一两台根本不能满足生产需要。经过认真分析考虑再结合自身技术能力决定采取第二种方法。第二种放能完成大部分分流器的工作要求，但是有少数品种一个本体上有两种不同孔径的产品不能打，于是想在下面加一个数控十字工作台。风电式动力头加装双头钻来个实现，打完一个规格的孔再根据程序自动移动到另外一个钻头下打控。整个设备处要求装料卸料外其余都自动完成。这样就需要控制3个轴做运动，一个轴控制数控分度头，两个头控制数控十字滑台。如果利用plc来控制，虽然也可以发送脉冲来控制步进电机或伺服电机，但是要控制三个轴还是比较有难度的，而且plc程序编程后要变动的话需要专业人员修改，数控平台归零位，在运行中急停（plc高频脉冲是由硬件发出的，而梯形图程序的工作是循环扫描）都是比较复杂的。大多数型号plc都没有多轴联动功能，要加装昂贵的特殊功能模块才能有类似功能。经济性和工程难度还是比较高的。如果利用数控铣床系统，控制分度头和数控十字平台是没问题的，但是控制风电式动力头的控制就有问题了，这个风电式动力头是靠压缩空气通过两位五通电磁换向阀控制上下，另外还要控制主轴电机的运行。一般来说，只有中高档数控系统（如发那科、西门子、三菱等数控系统）才会有开放式的plc编程模块，才能完成控制这个动力头的工作，但是这类数控系统一般要和生产厂家一起合作才能完成这个工作。费用要比利用plc控制高很多。

经过搜索，发现一种面板型运动控制器比较合适这种设备且费用也比较低。改型面板型运动控制器（数控系统）采用高性能32 位CPU，驱动装置可采用细分步进电机或交流伺服电机，配备液晶显示器，全封闭触摸式操作键盘。该系统具有可靠性高，精度高，噪音小，操作方便等特点。该控制器可控制1-3个电机运动，可实现点位、直线插补、圆弧插补的操作。具有简易PLC 功能，输入/输出的设置功能可方便的使用和维修，适用于各类的1-3 轴运动装置。比较适合分流器钻床的要求，一个轴控制分度头，其余两轴控制数控十字平台，它自带的I/O接口正好能控制风电式动力头，完全满足工艺需要。

2.工程细节

首先，电气上按照要求，再参考各元件的功能接线图画出电气原理图。机械上就比较简单了，数控分度头、数控十字平台、风电式动力头都能从市场上可以直接买到，只需把他们组装上去就可以了。该型运动控制器有16路信号输入，8路型号输出可根据要求在参数中自由设定。数控十字滑台采用110两厢四线步进电机驱动，直线滚珠导轨、3205滚珠丝杠做为传动轴，110两厢四线步进电机步距角为1.8度.3205滚珠丝杠每圈传动距离为5MM。

步进电整步距角传动距离为：

这样的精度是能够满足分流器加工要求的，但是为了调试方便和照顾使用者的习惯，必须把运动控制器的运行显示精度调到0.001MM。这就需要用到步进电机驱动器上面的细分功能和运动控制器的电子齿轮了。步进电机驱动器的细分不仅能使步进电机提高精度，更能使步进电机运行平稳、减少噪音。

电子齿轮分子，分母的确定方法：

电机单向转动一周所需的脉冲数 （n） / 电机单向转动一周所移动的距离（以微米为单位） （m）。现在把步进电机驱动器细分设为5000，也就是步进电机每转360度需要5000个脉冲，这样每个脉冲能使丝杆传动0.001MM。根据电子齿轮计算公式得出电子齿轮为1/1。公式：

数控分度头也是用110两相步进电机驱动的，减速比为1/90，细分设为4000。根据公式：

也是1/1，这样也就是说步进电机每个脉冲分度头运动0.001度，运动控制器每发一个脉冲显示增（减）量为0.001。

按照设计方案完成设备安装后，设定I/O点及各个参数联机调试后完全能够达到设计要求及产品需要，并且由于该运动控制器编程是采取填表式编程，所以即使不是专业人员也能根据该机提示很快掌握，调试方便、灵活。为了更大的减少编程工作，可把动力头控制的程序做成子程序，直接调用，节省了程序空间，更方便操人员使用。（具体编程方式可详见该运动控制器说明书）

3.总结

利用该型运动控制器做的分流器数控钻床具有电路简化、系统安全可靠、故障率低，调试简单等优点。比以前用plc做过的几台分流器（未带数控滑台）机床具有投资更小，程序简单，界面友好的优点。

参考文献：

[1] 黄志坚，赵旭东 新型电气伺服控制技术应用案例精选 2010年08月

[2] 向晓汉，王宝银 三菱FX系列PLC完全精通教程 2012-05-01