两工位全自动平衡机气动控制系统的设计

　　0　引言

　　随着我国电动工具产业的不断壮大发展,不仅对中小型电机转子的需求日益增加,而且对转子的制造精度和可靠性等方面也提出更高的要求。而转子在加工过程中因形心和质心的不重合而造成的转子不平衡量,是影响转子性能和精度的重要因素。现在主流的消除不平衡量的方法是进行转子动平衡,手工动平衡因其效率低不适合工业化大生产,全自动平衡机便应运而生[1-3]。目前,国内全自动平衡机的市场基本为国外厂商占领,因此开发具有自主知识产权的全自动平衡机就非常重要。作者所在的课题组针对国内中小型转子的特点,开发研制出具有自主知识产权的两工位全自动平衡机,并对其中涉及的关键技术进行了攻关。文献[2]主要对两工位全自动平衡机的整体架构进行了设计,把机器分为机械部分和测量控制部分,分别对两大部分进行阐述,设计出机器的整体轮廓,提出需要解决的各项技术问题。文献[3]研究了机器的转速控制和自定位技术,解决了机器在加速和减速过程中的失步问题,实现了机器测量工位转子的匀加速和匀减速过程,完成了转子不平衡质量的相位信息的准确定位和传递。文献[4]主要研究机器测量工位转子不平衡振动信号的采样和分析方法,提出整周期采样、二阶有源滤波、时域平均算法和互相关算法等处理手段,从而消除干扰信号,得出转子不平衡量的相位和幅值信息。文献[5]采用四等分平均法对转子的影响系数进行标定,得到高精度的影响系数,提高了机器去重操作的精度和可靠性;同时该技术结合PLC控制器和触摸屏,使得机器的操作更为简单便捷。文献[6]研究了机器测量控制系统内部数据传送问题,设计出数据传送过程的硬件协议和软件协议,完成PLC控制器与单片机之间数据和控制命令的传输。

　　两工位全自动平衡机包括平衡机和去重机两个执行机构,转子在两个工位间的传动以及转子在各个工位的定位采用气动控制系统来实现,因而气动控制系统对于机器的运行就有很大影响。本文针对该机器动作流程,设计出高效可靠的气动控制系统,此系统包含若干气缸、检测转子传动位置和气缸动作状态的传感器,以及用于控制气缸运行的PLC控制器。

　　1　两工位全自动平衡机的工作过程和气缸选择

　　如图1所示,该机器大体可分为四个部分,平衡机、去重机、机械手和控制部分。转子在平衡机上由皮带带动,通过平衡机上的传感器测量转动时的振动量,由单片机对采集的数据进行分析计算,并通过485通讯总线把计算所得的不平衡量的相位和幅值信息传送给PLC控制器。完成转子动平衡操作后,机械手把转子移动到去重机进行切削加工。PLC控制器根据单片机传送不平衡量控制切削量和切削位置,以此来消除转子的不平衡量。PLC控制器根据各个传感器的信号来控制机械手、平衡机和去重机的操作[2-6]。