王桂龍，王征（zhēng），伊延吉

( 長春工程（chéng）學院機電工程學院，吉林長春 130012)

摘要: 為了提高衝壓加工生產效率，改進壓力機（jī）與送料機之間靜態配合的局限性，提出一種壓（yā）力機與送料機工作周期相互重疊協調控製的解決方案。

多工位傳遞模送料機的水平軸和垂直軸均采用伺服電機驅動，並采用基於 PC 的控（kòng）製器實現送料機的多軸運動控製; 在送料機和壓力機之間采用 EtherCAT 總線進行通（tōng）信，並在兩者（zhě）之間進（jìn）行協（xié）調控製實現工（gōng）作周期的重疊; 構（gòu）建（jiàn）實驗裝置進行協調控製實驗。

實驗結果表明（míng）: 與（yǔ）靜態配（pèi）合相比，采（cǎi）用工作周期重疊協調（diào）控製後，單個送料衝壓（yā）工作周期從 6. 23 s 縮短到 5. 76 s，生產效（xiào）率提高了 8. 2%。關鍵（jiàn）詞: 壓力機; 送料機; 協調（diào）控製

中圖分類號: TG305 文獻標誌碼: B 文章編號: 1001－3881 ( 2018) 20－178－3

前言

為壓力機配備送料機可有效提高衝壓加工的生（shēng）產效率，降（jiàng）低人工（gōng）成本，減少安全隱患^［1］。由於壓力機與送料機一般由不同的製造廠商開發，在控（kòng）製硬件、程序（xù）軟件以及接口信息（xī）等方麵存在較大差異，難以實現各種信息的深（shēn）度交互

壓力機（jī）的衝壓運動與（yǔ）送料機的送料運動一般都是非重疊地（dì）獨立完成，協調關係采用互鎖控製的靜態配（pèi）合方（fāng）式，即在壓力機完（wán）全開模後，送料機才啟動送料，在送料機完全退出後，壓力（lì）機 才（cái） 啟 動 壓（yā） 製， 相（xiàng）互之間存在等待時間過（guò）長問題［2－3］。

提高帶送料機的壓力機衝壓加工生產效率最直接的途（tú）徑有兩（liǎng）種: 一（yī）是盡量提高（gāo）壓（yā）力機在單個工作周期的衝（chōng）壓速度; 二是盡量提高送料機在單個工作周期的（de）送料速度。但前者受壓力機工作性能或衝壓材料塑性極限的限製，後者也（yě）受到取送料可靠性和運行穩定性的影（yǐng）響［4－6］。

為了克服靜態配合送料的局（jú）限（xiàn）性，人們（men）開始嚐試動態配合送料方式，例如，周玉（yù）林等^［7］提出 “時間（jiān）等分一動作匹配”法，按時間均分（fèn）壓力機（jī）與機器人動作; 王明等人（rén）^［8］通過檢測送料機器人與壓力機之間的距離決定動作時間。

文中在對送料機的機械結（jié）構、送料運動以及壓力機（jī）的模具高度以及衝壓運動進行（háng）分析的基礎上，采取送（sòng）料機與壓力機工作周期重疊協調（diào）控製方案（àn），對機械結（jié）構、送料運動（dòng）和控製硬件等進行改進，在保證安全運行的（de）前提下（xià），實現兩者之間（jiān）的動態配合送料，以縮短（duǎn）整體（tǐ）工作周期，提高生產效率。

1 機械（xiè）係統

1. 1 送料機的（de）機械結構

圖 1 所示為送料（liào）機的機械結構圖（tú），主要包括水平定位軸、垂直定位軸以（yǐ）及端拾取裝置。其中水平定位軸的傳動（dòng）鏈（liàn）由水平軸伺服電機、聯軸器、滾珠（zhū）絲杠和水（shuǐ）平滑台組成; 垂直定位軸由垂直軸伺服電機、聯（lián）軸器、同步（bù）帶和垂直滑台組成; 端拾裝置由橫（héng）梁、4 根懸臂以（yǐ）及 8 個真空吸盤組（zǔ）成。

垂直軸固定（dìng）安裝（zhuāng）在水平滑台上，端拾（shí）裝置固定安裝在垂直滑台上（shàng），通（tōng）過對水平軸和垂直軸（zhóu）的協同控製可實現端拾（shí）裝置（zhì）在二維垂直平麵內（nèi）的任意位置控製。

1. 2 送料機的送料運動

圖 2 所示為送料（liào）機的（de）送（sòng）料運動與壓力（lì）機的衝壓（yā）運動示意圖。圖中，凹（āo）模 A、B 和 C 安裝在上模板上，對應的凸模安裝在下模（mó）板上，下模板固定在壓力機工作台上（shàng），上（shàng）模板固定在（zài）壓力機滑塊上，受主（zhǔ）電機驅動並與送料機配合作如箭頭（tóu） ( 1) 所（suǒ）示的下行壓製運動和如箭頭 ( 2) 所示的上行開模運動（dòng）。

送料機的送料運動步驟: ①垂直軸帶動橫梁從隱埋點上行到送料高度; ②水（shuǐ）平（píng）軸帶動吸盤到凸模 A 位置; ③垂（chuí）直軸帶動橫梁下行取料; ④垂直軸帶動橫梁返回到送料高度; ⑤水平軸帶動吸盤到凸模 B 位置; ⑥垂直軸帶動橫梁下行放料; ⑦垂直軸帶動橫（héng）梁返回（huí）到送料高度; ⑧水平軸帶動（dòng）橫梁回到隱埋點（diǎn）上方; ⑨垂直軸帶動橫梁下降到隱（yǐn）埋點。

1. 3 工作周期重疊協（xié）調配合送料方式

傳（chuán）統的（de）靜態配合送料方式: 當壓力機上模上行到（dào）上死點後，送料（liào）機（jī）執行（háng）步驟如①—⑨所示的送（sòng）料運動，當送料機完（wán）成第⑨送料動作（zuò）後，壓力機才執行（háng）下行壓製動作，壓力機與送料（liào）機完全獨立各自完成工作周期，未能壓縮在非幹涉區域的等待時間。

工作周期重（chóng）疊協調配合（hé）送料方式的送料過程如圖 3 所示。圖中 T₁為（wéi）壓力機衝壓（yā）周期，T₂為送料機送料周期，t₁為壓力機返回到上死點之（zhī）前、送（sòng）料機在非（fēi）幹涉區域開始（shǐ）離開隱埋點而與衝壓運動重疊的時間，t₂ 為送料機返回到隱埋點之前、壓力機在非幹涉（shè）區域開始離開上（shàng）死點而與（yǔ）送料運動重疊的時間。

對整個送料－衝壓運動而言，完整工作周期（qī）可縮短（duǎn） s，生產效率（lǜ）可提（tí）高 e，分別如式 ( 1) 和式 ( 2) 所示。

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