步进电机控制
步进电机控制,步进,电机,机电,控制,节制
同步带成型工序中的排线控制 杭州应用工程技术学院机电系 (310012) 杨娅君 杭州电子工业学院自动控制系 (310012) 陈德传 【摘要】 本文介绍一种用于同步带成型机中 的排线控制系统。该系统采用 80C31 为控制器核 心 ,以步进电机为执行机构 ;排线间距通过柜面板上 的拨码盘给定 ,可调范围大 ,精度高 ,操作简单方便。 该排线控制系统已在浙江某厂成功应用。 关键词 同步带 成型机 排线控制 1 引言 同步带传动是近年来国际上发展较快的一种传 动技术 ,它兼有带传动、链传动、齿轮传动三者之长 处 ,已在纺织、汽车、烟草、轻工、机床等行业广泛应 用 1。排线是同步带成型生产中的一道重要工序 , 线绳排列密度的大小和均匀性对同步带的拉伸强 度、疲劳寿命等产品质量指标影响很大 ,线绳排列均 匀 ,则生产出的传动带质量稳定 2。因而 ,线绳排列 密度的大小和均匀性是传动带生产设备中的一个重 要技术参数 ,也是衡量生产设备先进性的一个重要 指标。目前 ,国内大部分生产同步带的中、小型企业 的同步带成型中的排线间距控制仍用机械式的方法 进行调整 ,可调范围小、操作不便 ,适应面较窄。由 于设备落后 ,线绳排列不均匀 ,这些企业生产的产品 其寿命仅为进口同类产品寿命的 10 % - 40 %3。 我们研制的用于同步带成型的排线控制系统 , 采用 80C31 为控制器核心 ,以步进电机为执行机构 , 线绳间距大小可通过控制柜面板上的拨码盘给定 , 操作简单 ,直观方便 ,排线均匀。该系统已用于我们 为浙江某厂研制的一台传动带成型机中。工业现场 的运行结果表明采用该排线控制系统生产的同步带 的拉伸强度、疲劳寿命等产品质量指标均优于原来 设备生产的产品。 2 排线控制系统组成及功能 图 1 是排线控制系统示意图 。与该排线控制有 关的机械部分在 C6132 机床床身的基础上进行设 计 ;主电动机的速度仍用机械式换档方法进行调整 ; 进给部分保留溜板 ,改用步进电机驱动 ,步进电机通 过滚珠丝杆 ,带动溜板上的绕线头进行横向运动。 图 1 所示的控制系统功能如下 : (a) . 可进行单线 / 双线、左 / 右方向排线 ,单根线 径可在 012 - 115mm范围内变化 ; (b) . 排线线距可通过控制面板拨码盘设置在 0 - 1mm内可调 ; (c) . 最大排线长度为 500mm ; (d) . 主机速度可设 9 档 ; (e) . 设有主机点动和步进电机点动功能。 图 1 排线控制系统示意图 3 控制系统硬件构成 控制系统硬件构成如图 2 示 。为提高系统的可 靠性 ,除了输入、输出信号采用光电隔离外 ,对单片 机系统增设了以 IMP813L 为主的 116 秒 WDT功能 , 有效地克服工控系统的“死机”问题。另外 ,为保证 运动机构的安全性 ,对限位开关采取了“双冗余”措 施。 图 2 排线控制系统硬件构成框图 6 现代机械 2002 年 第 2 期 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 4 控制软件设计 排线控制系统的主程序框图如图 3 示 。此外 , 由于本系统的主电机 (交流异步电动机 M0) 工作于 不调速的开关状态 ,为保证系统起动与制动 (停车 ) 过程中的排线均匀性不受主电机动态转速变化的影 响 ,则步进电机的运行频率要符合图 4 示规律。 图 3 排线控制系统主程序框图 图 4 步进电机脉冲频率分配曲线 5 结束语 排线控制系统已在粉尘多 、湿热的生产环境中 运行 ,结果表明该系统的控制精度符合要求 ,且系统 简单可靠 ,具有良好的推广应用前景。 参 考 文 献 1 张传智 . 橡胶同步带的损坏形式及改进措施 . 橡胶工业 , 1996(3) :P182 - 184. 2 曾宪奎等 . 设备工艺因素对 V 带性能的影响 . 橡胶工 业 ,1999 (10) :P615 - 618. 3 张敦等 . 汽车同步带的研制 . 特种橡胶制品 ,1999 (2) : P35 - 42. (上接第 15 页 ) 图 7 小 ,根据齿面磨损量计算公式 (20) 可知齿顶及齿根 处齿面磨损很小 ;当轮齿位于节点附近啮合时 ,由于 轮齿间相对滑移速度较小或等于零 ,所以齿间摩擦 系数 fV 较大 ,故齿面磨损很大。因此 ,高速齿轮机 构长期运行后由于磨损轮齿齿廊不再维持渐开线的 形状 ,它们可能呈现近似如图 7 b 所示的齿廓形状。 由于高速齿轮机构长期运行后被磨损轮齿的齿 廓将不再维持渐开线的形状 ,所以高速齿轮机构在 设计寿命后期的运行过程中振动或冲击在所难免。 参 考 文 献 1 A. Molinari ,Dependence of the Coefficient of Friction on the Sliding Conditions in the High Velocity Range. Journal of Tri2 bology , the American Society of Mechanical Engineers ,Jan. 1999. 2 Shigley J E ,Unicker JJ . Theory of Machines and Mechanisms M . New York ,McGraw - Hill Company ,1980. 3 Peter Lynwander. Gear Drive Systems ,Design and Application , MARCEL DEKKER ,INC. New York and Basel ,1983. 4 郑文纬 ,吴克坚 . 机械原理 (第七版 ) . 北京 ,高等教育出 版社 ,2000. 5 上海交通大学 ,清华大学 . 精密机械与仪器零部件设计 . 上海交通大学出版社 ,1990. 6 张剑峰 ,周志芳 . 摩擦磨损与抗磨技术 . 天津 :天津科技 翻译出版社 ,1993. 7 邵荷生 ,曲敬伎 . 摩擦与磨损 . 北京 :北京煤炭工业出版 社 ,1992. 8 英 J .霍林 . 摩擦学原理 . 北京 :机械工业出版社 ,1981. 9 苏 . B. 克拉盖尔斯基 . 摩擦磨损计算原理 . 北京 :机 械工业出版社 ,1982. 7同步带成型工序中的排线控制 杨娅君 陈德传 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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