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卷板機床電氣自動控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 |
| 發(fā)布時間：2018/12/24 |
卷板機床電氣自動控制的發(fā)展與電力拖動和電氣自動控制的發(fā)展緊密相聯(lián)。
1．卷板機床電力拖動的發(fā)展與分類
20世紀初期，由于發(fā)明了電動機，使得卷板機床的拖動也發(fā)生了根本性的變革，用電動機代替了蒸汽機。隨著電動機的發(fā)展，卷板機床的電力拖動也步入了一個嶄新的時代。
1)成組拖動
19世紀末，交、直流電動機相繼出現(xiàn)，最初是由電動機直接代替蒸汽機，即由一臺電動機拖動一組卷板機床，稱為成組拖動。一臺電動機經(jīng)天軸(或地軸)由皮帶傳動給若干臺卷板機床工作。由于這種方式存在傳動路線長、效率低、結構復雜、生產(chǎn)靈活性小、工作中極不安全等缺點，目前已被淘汰。
2)單電動機拖動
20世紀20年代，出現(xiàn)了單獨拖動形式，即由一臺電動機拖動一臺卷板機床，稱為單電動機拖動。一臺電動機拖動一臺卷板機床，較之成組拖動簡化了傳動機構，縮短了傳動路徑，降低了能量傳遞中的損失，提高了傳動效率，同時也充分利用電動機的調速性能，并易手實現(xiàn)自動控制。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對卷板機床運動控制的要求越來越高，現(xiàn)在已很少采用單電機拖動。
3)多電動機拖動
由于生產(chǎn)的發(fā)展，卷板機床的運動要求增多，卷板機床在結構上有所改變，隨著卷板機床自動化程度的提高和重型卷板機床的發(fā)展，卷板機床的相關技術要求提高，出現(xiàn)了采用多臺電動機驅動一臺卷板機床(如銑床)、十余臺電動機驅動一臺重型卷板機床(如龍門刨床)的拖動方式，這樣縮短了卷板機床的傳動鏈，實現(xiàn)了各工作部件運動的自動化。當前重型卷板機床、組合卷板機床、數(shù)控卷板機床、自動線等均采用多電動機拖動的方式。
采用多電動機拖動以后，不但簡化了卷板機床的機械結構，提高了傳動效率，各運動部件還能選擇最合理的運動速度，縮短了加工時間，而且便于分別控制，易于實現(xiàn)各運動部件的自動化，提高卷板機床整體的自動化程度。多電動機拖動已經(jīng)成為現(xiàn)代卷板機床基本的拖動方式。
4)直／交流無級調速
由于電氣無級調速具有可靈活選擇最佳切削用量和簡化機械傳動結構等優(yōu)點，20世紀30年代出現(xiàn)了交、直流電動機無級調速，其中直流電動機無級調速系統(tǒng)至今還在重型卷板機床上應用。20世紀60年代以后，大功率晶閘管的問世和變流技術的發(fā)展，又出現(xiàn)了晶閘管直流電動機無級調速系統(tǒng)j它較之前者，具有效率高、動態(tài)響應快、占地面積d、等優(yōu)點。當前在數(shù)控卷板機床、磨床及仿形等卷板機床中已得到廣泛應用。由于逆變技術的出現(xiàn)和高壓大功率管的問世，20世紀80年代以來交流電動機無級調速系統(tǒng)有了迅速發(fā)展，它利用改變交流電的頻率等來實現(xiàn)電動機轉速的無級調速。交流電動機無電刷與換向器，較之直流電動機易于維護且壽命長，是將來的主要發(fā)展方向。
2．卷板機床電氣控制系統(tǒng)的分類；
在卷板機床調速控制技術的發(fā)展過程中，電氣控制技術也由手動方式逐步向自動控制方式發(fā)展。
1)邏輯控制系統(tǒng)
邏輯控制系統(tǒng)又稱開關量或斷續(xù)控制系統(tǒng)。邏輯代數(shù)是理論基礎，采用具有兩個穩(wěn)定工作狀態(tài)的各種電器和電子器件構成各種邏輯控制系統(tǒng)，按自動化程度的不同可分為手動控制、自動控制兩種
(1)手動控制：在電氣控制的初期，大多采用電氣開關、按鈕等對卷板機床電動機的啟動、停止、反向等進行手動控制，現(xiàn)在砂輪機、臺鉆等動作簡單的小型卷板機床仍在采用。
(2)自動控制：按其控制原理與采用電氣元件的不同又可分為如下幾類。
?、倮^電器接觸器自動控制系統(tǒng)：多數(shù)通用卷板機床至今仍采用繼電器、接觸器、按鈕開關等電氣元件組成的自動控制系統(tǒng)。它具有直觀、易掌握、易維護等優(yōu)點，但功耗大、體積大，并且改變控制順序工作循環(huán)較為困難，如果要改變，需重新設計電路。
?、陧樞蚩刂破骺刂疲河杉呻娐方M成的順序控制器具有程序變更容易、程序存儲量大、通用性強等優(yōu)點，廣泛用于組合卷板機床、自動線等。20世紀60年代末，又出現(xiàn)了具有運算功能和較大功率輸出能力的可編程控制器，它是由大規(guī)模集成電路、電子開關、晶閘管等組成的專用微型電子計算機，用它可代替大量的繼電器，并且功耗小、質量輕，目前已經(jīng)廣泛地運用在數(shù)控卷板機床等設備中。
?、劭删幊炭刂破骺刂疲弘S著計算機技術的發(fā)展，又出現(xiàn)了以微型計算機為基礎的，具有編程、存儲、邏輯控制及數(shù)字運算功能的可編程控制器PLC。PLC的設計以工業(yè)控制為目標，接線簡單、通用性強、編程簡易、抗干擾能力強、工作可靠。它一問世即以其強大的生命力，大面積地占領傳統(tǒng)的控制領域，PLC的發(fā)展方式之一是微型、簡易、價廉，以圖取代傳統(tǒng)的繼電器控制；而它的另一個發(fā)展方向是大容量、高速、高性能，對大規(guī)模復雜控制系統(tǒng)進行綜合控制。PLC用于數(shù)控卷板機床的外圍輔助電氣的控制，稱為可編程序卷板機床控制器。在很多數(shù)控系統(tǒng)中稱為PMC(Programmable Machine Tool Controller)。
?、軘?shù)字控制：20世紀中期，隨著電子技術的發(fā)展，自動信息處理、數(shù)據(jù)處理，以及電子計算機的出現(xiàn)，給自動化技術帶來了新的概念，用數(shù)字化信號對卷板機床運動及其加工過程進行控制，推動了卷板機床自動化的發(fā)展。也是在此期間，美國麻省理工學院研制出世界上第一臺數(shù)控卷板機床。它是由電子計算機按照預先編好的程序，對卷板機床實行自動化的數(shù)字控制。數(shù)控卷板機床既有專用卷板機床生產(chǎn)率高的優(yōu)點，又兼有通用卷板機床工藝范圍廣、使用靈活的特點，并且還具有能自動加工復雜的成形表面、精度高等優(yōu)點，因而它具有強大的生命力，發(fā)展前景廣闊。
數(shù)控卷板機床的控制系統(tǒng)最初是由硬件邏輯電路構成的專用數(shù)控裝置NC，但其成本昂貴，工作可靠性差，邏輯功能固定。隨著電子計算機的發(fā)展，又出現(xiàn)了DNC(Direct NumericalContr01)，CNC(Computer Numerical Contr01)、MNC(Micro--Computer Numerical Contr01)，AC(Adaptive Contr01)等數(shù)控系統(tǒng)。
2)連續(xù)控制系統(tǒng)
對物理量(如電壓、轉速等)進行連續(xù)自動控制的系統(tǒng)，又稱模擬控制系統(tǒng)，這類系統(tǒng)一般具有負反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。常伴有功率放大的特點，并且精度高、功率大、抗干擾能力強。例如，直流電動機驅動卷板機床主軸實現(xiàn)無級調速的系統(tǒng)，交、直流伺服電動機拖動數(shù)控卷板機床進給機構和工業(yè)機器人的系統(tǒng)均屬連續(xù)控制系統(tǒng)。
3)混合控制系統(tǒng)
同時采用數(shù)字控制和模擬控制的系統(tǒng)稱為混合控制系統(tǒng)，數(shù)控卷板機床、機器人的控制驅動系統(tǒng)多屬于這類控制系統(tǒng)，數(shù)控卷板機床由數(shù)字電子計算機進行控制，通過數(shù)模轉換器和功率放大器等裝置、驅動伺服電動機及主軸電動機帶動卷板機床執(zhí)行機構產(chǎn)生所需的運動。
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