袁光濱

（中國(guó)南車(chē)股份有限公司株洲電力機(jī)車(chē)有限公司機(jī)車(chē)事業(yè)部，湖南株洲412001）

0 前言

數(shù)控彎管機(jī)為管道加工設(shè)備，在進(jìn)行管道加工時(shí)，彎制完一根管件后，數(shù)控彎管機(jī)各軸都需進(jìn)行回零。 回零的目的是確定機(jī)床原點(diǎn)位置，建立起機(jī)床坐標(biāo)系，同時(shí)也是機(jī)床各機(jī)械限位開(kāi)關(guān)、軟限位開(kāi)關(guān)生效的前提條件。

1 故障現(xiàn)象

數(shù)控彎管機(jī)在進(jìn)行管道彎制時(shí)， 在完成一根管件加工后，B 軸出現(xiàn)持續(xù)緩慢旋轉(zhuǎn)，無(wú)法回零，導(dǎo)致機(jī)床無(wú)法進(jìn)入下一個(gè)管件的彎制動(dòng)作。

2 故障分析

數(shù)控彎管機(jī)B 軸控制系統(tǒng)為半閉環(huán)控制系統(tǒng)，由工控機(jī)、伺服放大器、伺服電機(jī)等組成，其控制原理簡(jiǎn)圖如圖1。

圖1 B 軸控制原理簡(jiǎn)圖

如圖1 所示，數(shù)控彎管機(jī)B 軸控制系統(tǒng)由工控機(jī)、伺服放大器、伺服電機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡等部分組成。當(dāng)彎管機(jī)執(zhí)行原點(diǎn)回歸操作時(shí)，工控機(jī)發(fā)指令到伺服放大器，伺服放大器接收指令后驅(qū)動(dòng)B 軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)B 軸旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)B 軸旋轉(zhuǎn)至零點(diǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)，零點(diǎn)開(kāi)關(guān)發(fā)脈沖到運(yùn)動(dòng)控制卡，運(yùn)動(dòng)控制卡與工控機(jī)通訊后，工控機(jī)發(fā)指令到伺服放大器控制伺服電機(jī)停止。

數(shù)控彎管機(jī)B 軸出現(xiàn)無(wú)法回零時(shí)，根據(jù)數(shù)控彎管機(jī)回零原理，可以從以下幾點(diǎn)排除故障：

表1 B 軸回零故障一般處理方法

3 B 軸回零控制系統(tǒng)優(yōu)化

數(shù)控彎管機(jī)出現(xiàn)B 軸無(wú)法回零現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)觀察后，發(fā)現(xiàn)故障具有一定偶然性，因此可以排除伺服驅(qū)動(dòng)器故障，初步確定故障原因可能為線(xiàn)路故障導(dǎo)致。 確定檢修方案為在故障出現(xiàn)時(shí)，測(cè)量相應(yīng)點(diǎn)位電位確定故障原因。 但在故障出現(xiàn)時(shí)測(cè)量中間轉(zhuǎn)接點(diǎn)B2與24G1管腳間有低電平，此信號(hào)在運(yùn)動(dòng)控制卡PCI-1240U B2與24G1管腳間也有低電平，因此可以排除零點(diǎn)感應(yīng)開(kāi)關(guān)及線(xiàn)纜故障。根據(jù)故障排除法，初步確定故障原因可能為工控機(jī)內(nèi)部板卡故障或程序內(nèi)部問(wèn)題造成，但將工控機(jī)B 軸板卡與Y 軸板卡互換后，故障依舊存在，因此可以排除板卡故障，確定問(wèn)題原因?yàn)槌绦騼?nèi)部問(wèn)題導(dǎo)致。對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行觀察、分析后，發(fā)現(xiàn)故障出現(xiàn)時(shí)間都是在彎管過(guò)程中出現(xiàn)，而在機(jī)床啟動(dòng)進(jìn)行原點(diǎn)回歸時(shí)未出現(xiàn)，為進(jìn)一步分析故障原因，現(xiàn)將控制系統(tǒng)程序回零原理闡述如下：

圖2 B 軸回零控制系統(tǒng)流程圖

圖3 優(yōu)化后B 軸控制系統(tǒng)流程圖

（上接第56 頁(yè)）根據(jù)控制系統(tǒng)流程圖，只有編碼器回零和零點(diǎn)感應(yīng)器有脈沖時(shí)，系統(tǒng)才完成B 軸回零，雖然此種控制模式系統(tǒng)使用范圍廣泛，控制精度高，但在軟件邏輯計(jì)算上條件要求非常高，軟件設(shè)計(jì)非常繁瑣。 結(jié)合現(xiàn)有的彎管工藝及加工的產(chǎn)品類(lèi)型，對(duì)B 軸控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后控制系統(tǒng)流程圖如圖3。

如圖3 所示，系統(tǒng)優(yōu)化后，在進(jìn)行管件彎制時(shí)，去除了回零時(shí)零點(diǎn)感應(yīng)器脈沖條件， 采用工控機(jī)讀編碼器當(dāng)前位置來(lái)確定B 軸是否回零。當(dāng)工控機(jī)接到回零指令后，伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)反向旋轉(zhuǎn)角度與正向旋轉(zhuǎn)角度相加之和為零時(shí)， 伺服電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，B 軸回零完畢。 由于加工的產(chǎn)品是圓管，而B(niǎo) 軸控制的是各個(gè)彎角之間的相對(duì)角度，因此編碼器及齒輪傳動(dòng)中的小誤差不會(huì)對(duì)彎管的精度造成影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控彎管機(jī)控制系統(tǒng)優(yōu)化后，在機(jī)床啟動(dòng)時(shí)，只有同時(shí)滿(mǎn)足編碼器歸零和零點(diǎn)感應(yīng)器有脈沖兩個(gè)條件才完成數(shù)控彎管機(jī)的原點(diǎn)回歸。這樣就能大大降低因改變控制系統(tǒng)模式對(duì)機(jī)床精度的影響，從而在保證機(jī)床精度的前提下完成了控制系統(tǒng)的優(yōu)化?？刂葡到y(tǒng)優(yōu)化后運(yùn)行穩(wěn)定，彎制管件滿(mǎn)足工藝圖紙技術(shù)要求。消除了機(jī)床不良狀態(tài)，保證了設(shè)備的正常運(yùn)行。