制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻在冷鐓機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用案例

      一、冷鐓機(jī)簡(jiǎn)介
      冷鐓機(jī)是在常溫下將鋼坯鐓成一定形狀的產(chǎn)品。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，全自動(dòng)冷鐓機(jī)已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、機(jī)械零部件制造。該設(shè)備全自動(dòng)化完成批量專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)螺帽、螺母等雙擊整模標(biāo)準(zhǔn)件，從輥輪進(jìn)料，依次切斷，壓角沖孔成形，一機(jī)完成，省去費(fèi)時(shí)且昂貴的退火工序。工位采用水平排列，主傳動(dòng)為二級(jí)傳動(dòng)，主滑塊的驅(qū)動(dòng)采用壓力肘桿結(jié)構(gòu)，飛輪和傳動(dòng)軸的連接采用氣壓摩擦離合器。  　　
 
      我公司某廠(chǎng)一6臺(tái)冷墩機(jī)是20世紀(jì)50年代從前蘇聯(lián)進(jìn)口的設(shè)備，是飛機(jī)鉚釘?shù)膶?zhuān)用生產(chǎn)設(shè)備。70年代初，曾將電氣控制系統(tǒng)改造為可控硅直流調(diào)速系統(tǒng)，至今已服役了30多年，電機(jī)整流子嚴(yán)重磨損，控制箱元器件老化嚴(yán)重，已無(wú)法保證加工精度要求。經(jīng)分析，決定采用變頻調(diào)速智能控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。

      二、改造要求
　　1、在不改動(dòng)機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的情況下改造為無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍為30～120件/min。 　 
      2、變速系統(tǒng)安全可靠，使機(jī)床平穩(wěn)連續(xù)變速，必須采用制動(dòng)電阻與制動(dòng)單元相結(jié)合的變頻改造方式。 　　
      3、增加數(shù)顯裝置以計(jì)量加工件數(shù)，裝置具有設(shè)定加工工件總數(shù)、達(dá)到設(shè)定值時(shí)自動(dòng)停機(jī)、當(dāng)中間需停機(jī)續(xù)料或出故障停機(jī)后再次開(kāi)機(jī)時(shí)連續(xù)計(jì)數(shù)的功能。

      三、變頻調(diào)速系統(tǒng)、智能型儀表控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
      根據(jù)電氣技術(shù)改造要求，選擇了變頻調(diào)速系統(tǒng)加智能型儀表控制系統(tǒng)。用調(diào)速電位器通過(guò)變頻器對(duì)變頻電機(jī)在0～1500r/min范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速；智能型儀表通過(guò)NPN接近開(kāi)關(guān)對(duì)加工零件數(shù)量進(jìn)行采集，再通過(guò)內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置和操作實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。
 
      變頻器選用ALPHA6000系列，該系列變頻器具有以下特點(diǎn)： 
      A采用電機(jī)專(zhuān)用高速32位CPU 
      B低頻特性好，力矩可自動(dòng)提升 
      C電流實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好 
      D數(shù)字輸入輸出接口功能豐富，可根據(jù)需要自行定義接口功能 
      E具有2路模擬量輸入，2路模擬量輸出，1路頻率信號(hào)輸出 
      F專(zhuān)門(mén)接地設(shè)計(jì)，電磁兼容性好  
      G豐富的運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，隨時(shí)掌握機(jī)器運(yùn)行狀況 
      H完善的故障保護(hù)功能及掉電存儲(chǔ)功能 
 
      采用智能型可逆預(yù)置數(shù)計(jì)數(shù)器與接近開(kāi)關(guān)配合，以實(shí)現(xiàn)零件加工數(shù)量顯示。該計(jì)數(shù)器具有以下特點(diǎn)：采用開(kāi)關(guān)電源，電壓適應(yīng)范圍大，抗干擾能力強(qiáng)；直接顯示實(shí)際值，并可設(shè)定顯示有效小數(shù)位數(shù)；鍵盤(pán)設(shè)定，LCD帶背光源顯示，操作簡(jiǎn)單；5種計(jì)數(shù)輸入模式，4種輸出模式，自動(dòng)復(fù)位時(shí)間0.01～9.99s可調(diào)；使用鍵盤(pán)鎖定功能，根據(jù)要求鎖定不需要使用的鍵，防止誤操作。

    四、硬件電路設(shè)計(jì)

                                                               (冷鐓機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)原理圖)
　　
      調(diào)速電位器（R）接至變頻器的外部給定調(diào)節(jié)輸入點(diǎn)（10V、AI1、AGND），調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率在0～50Hz范圍內(nèi)改變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速；將控制柜面板上的數(shù)顯表接至變頻器的輸出頻率點(diǎn)（DO、COM），在數(shù)顯表上動(dòng)態(tài)顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速；將報(bào)警燈接至變頻器的繼電器輸出點(diǎn)（TA,TC），當(dāng)變頻器工作異常時(shí)報(bào)警。

                                                                 (智能型儀表控制系統(tǒng)原理圖)
 
      在計(jì)數(shù)器面板上設(shè)定加工零件的總數(shù)；在計(jì)數(shù)器的信號(hào)輸入點(diǎn)（9、12、14）接入NPN型接近開(kāi)關(guān)（SQ）。冷墩機(jī)每加工完成一個(gè)零件，接近開(kāi)關(guān)發(fā)出一個(gè)信號(hào)給計(jì)數(shù)器，在顯示屏上顯示。計(jì)數(shù)器在顯示零件加工數(shù)量的同時(shí)，對(duì)預(yù)先設(shè)置的加工總數(shù)進(jìn)行減1操作，當(dāng)預(yù)置數(shù)減為0時(shí)，輔助輸出常閉觸點(diǎn)（3、4）斷開(kāi)，使中間繼電器KA1失電，設(shè)備停止運(yùn)行。為防止在自動(dòng)加工過(guò)程中計(jì)數(shù)器設(shè)定的數(shù)據(jù)被他人更改，在計(jì)數(shù)器鍵保護(hù)輸入點(diǎn)（14、15）接一鑰匙開(kāi)關(guān)（SA1），操作者設(shè)定完相關(guān)參數(shù)以后，旋動(dòng)SA1可以將計(jì)數(shù)器操作面板上的所有鍵鎖定保護(hù)。  　　
 
      當(dāng)加工工件達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)值時(shí)，設(shè)備自動(dòng)停止工作，等待新的任務(wù)。當(dāng)加工過(guò)程中中間需要停機(jī)續(xù)料或因故障停機(jī)時(shí)，零件加工數(shù)量保持年限最大可達(dá)10年，重新啟動(dòng)時(shí)可以接著計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器可以通過(guò)操作面板和背后按鈕進(jìn)行復(fù)位，操作簡(jiǎn)便，維護(hù)方便。

      五、改造后的好處
　　1、由于使用了變頻調(diào)速，可以根據(jù)加工件工藝要求無(wú)極的實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。  　　
      2、使用了變頻控制后，機(jī)器在啟動(dòng)停止時(shí)平滑無(wú)沖擊，延長(zhǎng)了機(jī)械使用壽命。
      3、在電機(jī)過(guò)載或其它異常情況下，變頻保護(hù)功能動(dòng)作，保證了設(shè)備的安全。 
      4、可通過(guò)與PLC配合使用，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的加工過(guò)程。 　　
      5、使用制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻進(jìn)行制動(dòng)控制，精確控制剎車(chē)時(shí)間。