摘 要：本文通過概念設(shè)計和功能設(shè)計描述了基于臺達(dá)數(shù)控系統(tǒng)的三維彎管機(jī)解決方案級別設(shè)計技術(shù)。對于數(shù)控三維彎管機(jī)原理、功能、界面、工藝等均有涉及。
關(guān)鍵詞：中達(dá)電通數(shù)控系統(tǒng) 臺達(dá)伺服 三維彎管

1 引言

在工業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的上世紀(jì)90年代后以來，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)廠房、設(shè)備、交通設(shè)施需求急劇增加，各種金屬管的需求已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足，許多金屬管的形狀要求也不斷復(fù)雜化，從而催生了彎管機(jī)系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)。傳統(tǒng)的二維式的彎管機(jī)已無法滿足復(fù)雜的工業(yè)需要。三維彎管機(jī)正是在這一背景下逐漸開發(fā)成熟。可程序設(shè)計控制器（PLC）在彎管機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用給復(fù)雜要求的彎管系統(tǒng)提供技術(shù)保證。到現(xiàn)在由于國內(nèi)空調(diào)，汽車等行業(yè)的興起對于彎管機(jī)的需求由量到質(zhì)的轉(zhuǎn)變，所以同樣催生了彎管機(jī)技術(shù)的飛躍，數(shù)控技術(shù)終于引入到了彎管機(jī)行業(yè)，數(shù)控的介入是彎管行業(yè)的一次技術(shù)革命，不管從彎管速度、精度上都是具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。臺達(dá)作為行業(yè)的領(lǐng)軍者率先利用產(chǎn)品的優(yōu)勢以及中達(dá)電通的整合技術(shù)銷售給行業(yè)帶了更強(qiáng)的生命力。

2 概念設(shè)計

圖1 臺達(dá)數(shù)控彎管機(jī)架構(gòu)
2.1系統(tǒng)概述

基于臺達(dá)數(shù)控系統(tǒng)的三維彎管機(jī)架構(gòu)設(shè)計如圖1所示。自動三維彎管機(jī)控制系統(tǒng)主要由中達(dá)通用型數(shù)控系統(tǒng)H4C-3、ASD-A 400W、200W和2KW伺服驅(qū)動器組成。400W伺服用于驅(qū)動小車進(jìn)行送料即長度進(jìn)給，200W伺服用于旋轉(zhuǎn)角度控制，2KW伺服用于彎頭的彎曲角度控制，外加一系列電磁閥配合機(jī)臺外部輔助動作。利用中達(dá)電通的數(shù)控系統(tǒng)畫面自由規(guī)劃，PLC程序的編寫，以及豐富的MACRO指令，全閉環(huán)高響應(yīng)的電控配置已經(jīng)達(dá)到了行業(yè)的高水平應(yīng)用。

2.2 系統(tǒng)特點

中達(dá)電通數(shù)控系統(tǒng)功能特色，為數(shù)控彎管機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)提供了開放平臺：

（1） 內(nèi)含INTERNAL PLC 功能。
（2） 用 320×240 的 LCD 可自行規(guī)劃顯示的畫面內(nèi)容。并提供動態(tài)點及反白功能，
讓畫面更靈活。
（3） 使用者可使用變量 10000 組，做加、減、乘、除、AND、OR...等數(shù)學(xué)運算，靈活的設(shè)計加工程序。
（4） 馬達(dá)運轉(zhuǎn)時，加減速有2種模式設(shè)定，可隨機(jī)構(gòu)而調(diào)整。在加減速方面可設(shè)定：4 msec~1 sec。加減速也有S形及直線形可供選擇。

2.3 數(shù)控彎管機(jī)流程設(shè)計

彎管主副夾夾緊、有芯進(jìn)芯、彎管、輔推彎管、慢彎進(jìn)行、主副夾退夾、伺服電機(jī)動作旋轉(zhuǎn)、退彎動作、退芯完成等。其主要工作流程如圖2所示。

圖2 工作流程
3 功能與操控界面設(shè)計
3.1 系統(tǒng)運行方式
數(shù)控彎管機(jī)分手動、全自動等多種操作方式，并可滿足有芯棒和無芯棒，有主動式送料和貫穿式送料等不同控制要求場合的特定需要,并可將操作者填寫的加工數(shù)據(jù)生成標(biāo)準(zhǔn)的G代碼程序到指定的程序號,可以節(jié)省系統(tǒng)運算時間,提高加工效率.可以按操作者的需要在指定的彎號進(jìn)行重夾,讓加工工件的長度可以不受機(jī)臺的行程限制。

3.2 工件規(guī)格數(shù)據(jù)管理

可存儲上900種產(chǎn)品型號，每種型號可設(shè)定不限制彎管角度參數(shù)和旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)，可滿足多種復(fù)雜、多角度、不同空間的要求，并可對工作進(jìn)度進(jìn)行實時監(jiān)控顯示。如圖3所示。

圖3 工作進(jìn)度實時監(jiān)控
產(chǎn)品公共參數(shù)的輸入后，系統(tǒng)會通過MACRO的運算算出其送料追隨量：

X=(2∏*R*Z/360)*W+B（其中X: 計算完成后的送料軸追隨量；R: 為圓模的半徑；Z: 為彎曲角度；W: 拉伸系數(shù) ；B: 補(bǔ)償量。）

因為主動送料方式下要求彎曲動作的同時需要送料軸同時做比較精確的追隨，這也是此數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試的關(guān)鍵，不同的材料和不同的管徑的工件其追隨系數(shù)都不一樣，該系數(shù)也是各機(jī)械廠家的經(jīng)驗，是非常珍貴的測試資料。公共參數(shù)如圖4所示。


圖4 公共參數(shù)
3.3 操控界面

（1）人性化的界面設(shè)計。操作者程序編寫的接口，非常人性化和簡單化，只需要輸入對應(yīng)各彎的送料量、 旋轉(zhuǎn)角度、彎曲角度、和補(bǔ)償量、加工速度（各彎可以有不同的補(bǔ)償量和加工速度）即可。下圖中每一行的數(shù)據(jù)輸入代表一個彎的動作，如果需要將一個彎的動作拆分，只需要輸入對應(yīng)的動作值就可以。例如，你只需要送料不需要彎曲和旋轉(zhuǎn)，你就可以輸入對應(yīng)的送料量Y而后面的旋轉(zhuǎn)量B和彎曲量C都不需要輸入，其它動作同理。此編程窗口會隨著使用者輸入的程序行數(shù)而自動翻頁，因此單個工件的彎數(shù)是不受欄位數(shù)限制的，如圖5所示。

圖5 工藝參數(shù)管理（1）
（2）可自由調(diào)整設(shè)定“夾緊時間”、“退夾時間”、“進(jìn)芯時間”，滿足實際工藝要求，以及防止機(jī)械上的動作延時造成的次品；如圖6所示。

圖6 工藝參數(shù)管理（2）
（3）其它界面操控功能設(shè)計。可以自由規(guī)劃各軸點動和回零的速度以及加減速時間；
單節(jié)動作的執(zhí)行MDI的模式下的運行，可以做單個彎曲動作。也可以對機(jī)臺動作進(jìn)行前期調(diào)試；手動各輔助動作測試以及軸向點動測試；完善的報警系統(tǒng)，在操作不當(dāng)或機(jī)械故障時能在屏幕上作出提示，并停機(jī)報警，如圖7所示。

圖7 報警管理畫面
4 文件系統(tǒng)管理設(shè)計

根據(jù)不同用戶的實際要求，需要產(chǎn)品多樣性，彎管角度參數(shù)靈活可變的特點，三維彎管機(jī)系統(tǒng)在設(shè)計時要求數(shù)控系統(tǒng)擁有強(qiáng)大程序檔案處理功能。在系統(tǒng)設(shè)計中，采用了中達(dá)電通數(shù)控系統(tǒng)的填充格式的程序設(shè)計，該方案可以讓單個工件的彎數(shù)不受限制（只受程序容量的限制，可以說單個工件可以彎“無數(shù)”個彎） ，而且不同的工件編寫好的程序（輸入好的數(shù)據(jù)）可以保存在不同的程序號中，一共可以保存900個程序，即可以儲存900個不同的工件程序。各程序號之間可以來回拷貝如圖8所示：

圖8 程序號拷貝
操作者看到的程序是非常簡單的程序。干涉處理和程序運算都是操作者看不到的也是無法修改的。整個程序的架構(gòu)分主程序，前置程序，后置程序以及子程序等，各子程序可以用來處理不同的送料以及彎管方式，調(diào)用也非常方便。