張強

（沈陽機床股份有限公司沈一車床廠技術部，遼寧沈陽110142）

安川CIMR-VA4A0005變頻器在數(shù)控機床的應用

張強

（沈陽機床股份有限公司沈一車床廠技術部，遼寧沈陽110142）

安川CIMR-VA4A0005（HD1.5 kW）變頻器在ETC3650EE數(shù)控機床的應用，控制電路和PLC邏輯控制。

安川變頻器；松本電動卡盤；三共刀架；PLC

0 前言

早期通用的變頻器多采用開環(huán)恒壓比（V/F為常數(shù)）的控制方式，其優(yōu)點是控制結構簡單、成本較低，缺點是系統(tǒng)性能不高。具體來說，其控制曲線隨著負載的變化而變化；轉矩響應慢，電機轉矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應的存在而使性能下降、穩(wěn)定性變差，速精度受轉差率及負載的影響，無法精確控制電機的實際轉速，存在控制精度低、動態(tài)性能差、故障率高、控制功能少等缺點，而且提高定子電壓的補償難以完全與負載匹配，低速轉矩不足。因此，V/F控制變頻器尤其不適用于諸如數(shù)控機床主軸、伺服等要求高精度、快響應的傳動機械。CIMRVA4A0005（HD1.5 kW）變頻器采用先進的無速度傳感器矢量控制技術，電機在低速時轉矩大，且速度精度高，功能齊全，能夠自動偵測電機動態(tài)運轉的參數(shù)并做出相應調(diào)整，以保證電機在最高效率狀態(tài)下運轉，因此，無速度傳感器矢量變頻器可以代替交流伺服系統(tǒng)，是機床行業(yè)的最佳選擇。

1 CIMR-VA4Ai0005變頻器控制電路

機床配置的電動松本卡盤和三共刀架共用1個CIMRVA4Ai0005變頻器，大大減少了機床配置的復雜性，提高了機床的通用性，控制原理見圖1，多段速度指令選擇見表1。

圖1 控制原理

R，S，T表示3相380 V輸入電源，控制端的輸入端子S1～ S6由列表可知其功能，滑動電阻用來調(diào)節(jié)其輸出電流（扭矩）大小，端子MB是變頻器的故障輸出，P1表示卡盤卡緊監(jiān)測點，當電流（扭矩）到達設定值時，P1點的信號由0變?yōu)?，P2是第二電機選擇檢測點，當M2電機被選擇后，P2點的信號由0變?yōu)?，MC1表示接觸器，當MC1吸合后，表示選擇M1電機，MC2表示接觸器，當MC2吸合后，表示選擇M2電機。電機M1用來控制卡盤卡緊和松開，由圖1和圖2可知，電機M1的正反轉可以帶動齒輪正反轉運行，通過蝸輪蝸桿，運動傳到扳手上，扳手順時針旋轉或者逆時針旋轉可以實現(xiàn)卡盤卡緊松開功能。電機M2主要用來控制三共刀架換刀，由于三共刀架采用凸輪式的結構，刀架本身沒有編碼器，只有一個計數(shù)器和正位開關，因此要求變頻器必須具備控制精度高，反應要求快的性能。

表1 腳號組合含義

2 PLC邏輯控制

在編制PLC程序的時候，一定要考慮其安全性，系統(tǒng)內(nèi)部的編程軟件和外部的硬件需做好互鎖保護措施，比如接觸器MC1和接觸器MC2不能夠同時吸合，扳手的底端沒有落到卡盤的孔內(nèi)時，禁止操作卡盤卡緊松開動作，扳手沒有完全回退到安全位置時，不能啟動主軸等，否則會對機床造成損壞甚至危害人的生命安全。

因為電機的旋轉方向不一樣，其輸出的最大扭矩（變頻器里由電流設定）是不一樣的，所以在選擇卡盤是內(nèi)恰還是外卡時，其變頻器里的參數(shù)是不一樣的，如果改變內(nèi)外卡功能而沒有相應更改變頻器里的參數(shù)，扳手往往會被破壞。

圖2 松本卡盤機構圖

（1）當卡盤卡工件的外徑時，變頻器參數(shù)修改。①H3-02由11改為10，端子AI功能選擇，即正轉轉矩極限。②L7-01由200改為50，正轉轉矩極限值為50。③L7-02由50改為200，反轉轉矩極限值為200。

（2）當卡盤卡工件的內(nèi)徑時，變頻器參數(shù)修改。①H3-02由10改為11，反轉轉矩極限值為200。②L7-01由50改為200，正轉轉矩極限值為200。③L7-02由200改為50，反轉轉矩極限值為50。

由圖1可以看出，M1電機零速度外有3個速度可供選擇，選擇那個速度等級取決于控制的機械結構及負載，用戶可以根據(jù)實際需求選擇控制速度，ETC3650EE采用中等速度級。

由于三共刀架采用凸輪式的結構，所以存在一個電機轉動而刀盤不轉動的范圍，每當?shù)段坏轿缓?，變頻器要立即停止輸出，電機要求立刻停止轉動，但由于轉動慣量的作用，電機停止后刀盤還要繼續(xù)向旋轉方向轉過一定的角度，如果換刀過程中電機的轉動速度過快或者過慢，會造成刀盤未轉到正位或者過沖。應根據(jù)現(xiàn)場情況，任意給定某一個旋轉速度（經(jīng)驗值1000）讓刀盤旋轉，刀盤檢測到正位開關時停止旋轉，查看凸輪的中間位置是否與正位開關位置相重合（中間位置目測即可），如果凸輪中間位置未到正位開關位置附近，可以把旋轉速度提高，反之減小旋轉速度，反復現(xiàn)場試驗，直到找到滿意的狀態(tài)。三共刀架換刀時，其動力是由普通的交流電機通過皮帶傳遞到刀架的輪盤上，由于其獨特的結構，適合高速的換刀場合，與電動刀架、液壓刀架相比，其換刀效率大大提高，且換刀時動作平穩(wěn)，沒有噪音，與德國的紹特伺服刀架相當。由于篇幅原因，上述兩個電機相關的PLC程序不再具體編制。

〔編輯 凌瑞〕

TG659

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.01.27