Листогибочная машина с системой управления
Полезная модель относится к средствам обработки металлов давлением, в частности, к оборудованию с поворотной балкой для производства профилей из листового проката. Для повышения производительности и качества работы листогибочных машин с поворотной балкой предлагается систему управления такими механизмами выполнить комбинированной с возможностью обратной связи, на базе программируемого логического контроллера (ПЛК), последовательно связанного с блоком ввода управляющих команд и блоком расширения. Блок ввода связан с блоком управления машиной и датчиками упора поворотной балки, а блок расширения - с приводом такого упора.
Полезная модель относится к средствам обработки металлов давлением, в частности, к оборудованию с поворотной балкой для производства профилей из листового проката.
В настоящее время, в промышленности используется достаточно обширный парк листогибочных машин - см., в частности листогибочную машину по патенту РФ на полезную модель 
48288. Электрическая схема такой машины обеспечивает работу в двух режимах - «ручном» и «полуавтоматическом», тип логики аппаратуры управления - релейная, выбор угла гиба - механический, посредством перемещения сектора, включающего соответствующий бесконтактный выключатель. Настройка высоты подъема прижимной балки осуществляется аналогично, настройка усилия прижима - чисто механическая, за счет регулировки предварительной затяжки пружин муфты, а, следовательно, зависит от внешних условий, запыленности, наличия и качества смазки, что является безусловным недостатком подобной системы управления. Настройка отключения привода прижимной балки при ходе вниз также производится механически, за счет перемещения флажка, включающего БВК и не обеспечивает гарантированного прижима, требуя подстройки всякий раз при смене толщины материала изгибаемых заготовок.
Вместе с тем, как отмечены выше, парк подобных машин достаточно обширен, а в виду перечисленных недостатков наиболее остро встает задача проведения модернизации оборудования, не выслужившего свой предельный срок механически, но устаревшего морально. В частности, в ряду попыток решения такой задачи могут быть упомянуты системы управления листогибочными машинами с поворотной балкой, основанные на релейно-контакторной логической схеме (см., в частности, Машины листогибочные с поворотной гибкой балкой ЛГМ 4×2,5, Руководство по эксплуатации). Недостатком таких систем является сложность их монтажа и отладки, невысокая надежность, а также невозможность использования в составе систем ЧПУ без предварительной доработки. Аналогичные системы управления листогибочными машинами с поворотной балкой, выпускаемые зарубежными производителями, применительно к отечественным условиям характеризуются высокой стоимостью, сложностью комплектации и привязки к существующему оборудованию.
С учетом сказанного, результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в повышении производительности и качества работы листогибочных машин с поворотной балкой за счет автоматизации процесса гибки, в частности, обеспечения согласованного взаимодействия исполнительных механизмов листогибочной машины с поворотной балкой, а также в обеспечении минимальной сложности элементной базы и, как следствие, упрощение монтажа, обслуживания и эксплуатации подобных машин.
В качестве иллюстрации описание содержит блок-схему системы управления машиной (фиг. 1), а также диаграмму потребляемого двигателем прижимной балки тока (фиг. 2).
Для пояснения существа заявленного решения конструкция листогибочной машины с поворотной гибочной балкой описана далее в общем виде. В частности такая машина содержит скрепленные соединительными штангами стойки и установленные на них с возможностью перемещения посредством приводов опорную, гибочную и прижимную балки. Как отмечено ранее, приводы прижимной и гибочной балок выполнены механическими с мотор-редукторами, при этом мотор-редуктор привода прижимной балки установлен в/или на опорной балке, а мотор-редуктор привода гибочной - в/или на одной из стоек.
Система управления такой машиной, обеспечивающая достижение поставленного результата, построена на базе программируемого логического контроллера (ПЛК) с сопутствующими элементами и устройства ЧПУ, включает комплекс электрических устройств и средств связи, программируемый логический контроллер совместно с модулями расширения, программным обеспечением, обеспечивающим требуемое согласованное взаимодействие исполнительных механизмов листогибочной машины, позволяющее производить работу как в автоматическом режиме под управлением УЧПУ, так и в автономном режиме.
Возможность достижения поставленного результата рассмотрим на примере следующего режима работы листогибочной машины.
Возможные режимы работы: ручной; полуавтоматический; режим выбора параметров; режим работы под управлением УЧПУ.
Управление режимами: переключение режимов - переключателями на пульте управления соответственно; «выбор параметров» - «работа»; «ручная работа» - «полуавтоматическая работа»; «Управление с пульта» - «Управление с УЧПУ».
В ручном режиме управление осуществляют от четырех следующих кнопок: прижимная балка «вверх»; прижимная балка «вниз»; гибочная балка «загиб»; гибочная балка «возврат»; работа привода осуществляется только в режиме нажатия соответствующей кнопки.
В режиме «полуавтомат» включение машины осуществляют с кнопки «вкл. Полуавтомат». При ее нажатии машина должна осуществлять один цикл «Зажим-загиб-возврат-отжим» с последующей остановкой.
В режиме «Выбор параметра» управление производится с отдельной группы из четырех кнопок: выбор параметра; изменение параметра «+»; изменение параметра «-»; запоминание параметра.
В режиме работы под управлением ЧПУ сигналы управления с панельного компьютера через интерфейсную плату ПИ73-4 поступают на контроллер ПЛК-73, который, через модуль расширения выходных элементов МР-1, управляет приводами ЛГМ и упора (см. блок-схему, фиг. 1). Сигналы обратной связи от датчиков упора и ЛГМ, через модуль дискретного ввода MB 110 подаются на контроллер, а оттуда, через интерфейсную плату, на панельный компьютер. Каждый шаг программы включается либо нажатием кнопки «Вкл. Автомат», либо нажатием на педаль, в зависимости от положения переключателя «кнопка-педаль».
Параметры, отслеживаемые в процессе работы
Прижимная балка листогибочной машины (ЛГМ).
Отслеживаемые величины:
1. Высота подъема балки. Скорость движения балки задается кинематикой станка и составляет 12 мм/сек. Для обеспечения регулировки высоты подъема достаточно ограничения времени работы привода, что может быть достигнуто при помощи таймера, встроенного в управляющий контроллер. В конце хода балки на подъем необходимо установить конечный выключатель аварийной остановки привода.
2. Усилие прижима материала заготовки. Для отслеживания усилия прижима используем один из аналоговых входов управляющего процессора в режиме амперметра. Диаграмма потребляемого двигателем прижимной балки тока представлена на фиг. 2.
При включении двигатель привода в течении 0,5-0,6 секунд потребляет ток порядка 4Iном.. На этом участке следует допустить превышение по току, давая приводу разогнаться. После того как механизм войдет в режим, ток потребления стабилизируется на некоторой величине 4Iном. (номинальный ток потребления) и будет таковым в течение всего хода.
При упоре балки в заготовку повторно начинается рост тока потребления и в момент достижения уровня «плюс 15% к току номинальному» следует отключить привод. Усилие прижима можно регулировать увеличивая или уменьшая величину отслеживаемого прироста тока по отношению к номинальному. Источником сигнала послужит трансформатор тока, в роли первичной обмотки которого служат провода, по которым запитывается двигатель привода.
Поворотная (гибочная) балка. Отслеживаемые величины:
Угол поворота балки. Рассмотрим работу на примере датчика отсчета угла поворота (датчик ЛГМ на блок-схеме) балки гибочной на основе инкрементального энкодера типа ЛИР 250, который имеет 360 меток на оборот и, дополнительно, реперную метку. Таким образом, один импульс датчика соответствует повороту гибочной балки на угол 1°. Крайнее нижнее положение гибочной балки является нулевой точкой системы отсчета угла. При работе привода гибочной балки импульсы с энкодера поступают на один из цифровых входов ПЛК, где и происходит их вычитание из значения заданного угла. При достижении нулевой разницы происходит отключение привода.
В связи с чисто механическими причинами начальное положение гибочной балки может в небольших пределах смещаться, меняя точку нуля системы отсчета угла. Для избежания возможных погрешностей в работе системы отсчета угла, возможно использование выхода с реперной (нулевой) меткой энкодера (поясним значение реперной метки - энкодер или датчик угла поворота имеет встроенный стеклянный диск с нанесенными на нем рисками - метками и оптическую систему для считывания таких меток; если окружность разбить на 360 частей, каждая метка придется на 1 градус угла поворота, которые образуют на диске основную дорожку, в противоположность дорожке только с одной меткой; последняя дорожка дает один импульс на оборот и собственно и является реперной меткой). Для этого при монтаже энкодер следует крепить так, чтобы ось реперной метки была смещена относительно вертикали на угол в 5°. При проходе гибочной балкой значения 5° относительно вертикали, энкодер вырабатывает сигнал, который используется для корректировки набранного угла.
На случай возможных сбоев в работе автоматики крайние положения гибочной балки (0° и 125°) должны дополнительно блокироваться конечными выключателями (датчик ЛГМ согласно блок-схеме).
Укладочный стол с встроенным электромеханическим упором.
Отслеживаемые величины:
Отсчет линейного перемещения. Началом отсчета упора служит крайнее заднее (наиболее удаленное от листогибочной машины) положение, следовательно там и расположена система юстировки упора. Она состоит из двух расположенных на одном кронштейне бесконтактных индуктивных датчиков и флажка с механизмом регулировки, расположенного на ползуне упора (датчик упора на блок-схеме).
Для обеспечения двух взаимоисключающих параметров, а именно -высокой скорости перемещения упора и обеспечения точности позиционирования выбираем работу упора в двух скоростных режимах, транспортном и доводочном, что возможно, если управлять электродвигателем привода при помощи частотного преобразователя.
Датчиком отсчета пройденного пути, руководствуясь соображениями максимально возможной унификации примененных изделий, выбираем такой же энкодер, как и на листогибочной машине. Таким образом, учитывая градацию энкодера (360) и шаг винта шарико-винтовой пары (10 мм.) получим 360 импульсов на 10 мм. длины хода, или 0,028 мм/импульс, что вполне удовлетворяет по точности позиционирования.
Аварийное перемещение «Вперед» блокируем конечным выключателем аналогичным примененным в устройстве юстировки.
Система управления листогибочной машиной с поворотной балкой, содержащая модуль управления машиной, панельный компьютер, программируемый логический контроллер (ПЛК), связанный через интерфейс с панельным компьютером, модуль ввода управляющих команд и модуль расширения выводных элементов, причем она снабжена средствами обратной связи и датчиками упора поворотной балки с приводом, при этом ПЛК последовательно связан с упомянутыми модулями ввода управляющих команд и модулем расширения, модуль ввода управляющих команд связан с модулем управления машиной и датчиками упора поворотной балки, а модуль расширения - с приводом упора поворотной балки.
РИСУНКИ
