摘 要： 介紹自動研磨機的工作原理和控制方案。通過檢測V系列矢量型變頻器的電流大小來判斷負載的變化情況，由此自動記憶研磨的凸點位置，并且控制伺服在以凸點為中心的一個小范圍內不斷研磨，到達研磨設定的次數后繼續向前自動尋找下一個凸點。直到將整個工件的凸點全部研磨光滑為止，如果在整個研磨的過程中沒有找到任何凸點，那么研磨的行程就是整個工件的長度。
關鍵字：臺達機電 研磨機 V系列變頻器 臺達伺服、臺達人機
1 引言
研磨機是用于研磨工件平面或圓柱形內，外表面的磨床。磨床系指用磨具或磨料加工工件各種表面的機床，一般用于對零件淬硬表面做磨削加工。通常，磨具旋轉為主運動，工件或磨具的移動為進給運動。
本文討論的自動研磨機屬于內表面精加工專用磨床，主要是用來加工各種管件的內壁，通過不斷的研磨，使得工件內壁光滑均勻。研磨加工工藝過程如圖1所示。
圖1 研磨加工工藝過程
2 自動化系統設計
自動化系統設計基于臺達系列機電自動化平臺。研磨機的主要用途是用來加工管材的內壁，通過磨頭在管壁內不停的旋轉打磨，將不平滑的管壁打磨光滑。磨頭的旋轉是通過普通三相異步電機加VFD-055V43A控制、磨臺的左右移動是靠一臺3KW的
伺服電機來拖動。之所以要選用V系列
變頻器，是因為控制工藝的要求。
2.1 凸點記憶研磨原理
為了提高研磨的效率，要求在整個的研磨的過程中，需要系統自動判斷管材內壁凸點的位置，如果找到凸點，則立刻記憶凸點的位置并根據在人機上設定的研磨的幅度和研磨的次數，以當前記憶的凸點為中心、以研磨幅度為半徑反復研磨，直到凸點被完全磨平為止。如何判斷凸點的位置，則成了控制的關鍵所在。可以想象一旦在研磨的過程中遇到凸點，勢必負載會加重，那么電機的運行電流會偏大，正是依靠判斷電機運行電流的大小來判斷凸點的位置。而V系列變頻器控制的精度高、機內
電流互感器的精度也比較高，因此能夠分辨負載有較小的變化時電流的波動，因此選用V系列變頻器，具體的實現如下：用DVP-32EH00M通過RS485通訊的方式實時讀取VFD-055V43A的運行電流，一旦當前電流超過正常運行電流一定的幅值時，則說明此時已經找到凸點。
2.2 伺服控制原理
伺服用PT模式，由PLC發脈沖+方向控制伺服。同時將伺服的分頻輸出接進PLC，PLC進行高速計數，用來記憶伺服當前的位置，在研磨前，伺服首先完成回零的動作，回零完畢高速計數清零。回零的觸發通過人機上的回零按鈕操作。回零完畢后，系統會自動進入等待回到初始位置的狀態，所謂的初始位置就是工件的入口位置，需要移動的行程就是從零點位置到工件的入口位置之間的長度。通過操作人機上的前進按鈕控制伺服到達初始位置。到達初始位置后，高速計數值自動記憶下來當前的脈沖數，然后啟動研磨。一旦發現運行電流超過正常運行的電流一定幅值后，立即將當前的高速計數值記憶下來，同時以當前的位置為中心，將幅值換算成相應的脈沖數，然后將凸點位置的脈沖加上幅值轉換過的脈沖當量，再將凸點位置的脈沖減去幅值轉換過的脈沖當量，所得的兩個結果就是以凸點為中心前后運行的位置點。當經過反復的幾次研磨后，讀上來的電流恢復到正常的電流并且研磨的次數到達后，伺服將繼續原來的方向尋找凸點。如果再次找到凸點則重復前面所述的動作，直到在整個工件的長度內找不到凸點為止，說明管件的研磨已經完成。伺服自動回到零點位置，停止工作。磨頭上通過油壓裝置控制磨頭的膨脹程度，該操作是因為管材不同，管壁內徑尺寸也不同。通過光柵尺檢測膨脹的程度，一旦到達設定的位置則斷開油路，保證磨頭緊貼管材內壁。
2.3 硬件系統設計
（1）硬件配置：
（2）控制框圖：
（3）設備圖片：
2.4 電氣原理設計
電氣原理如圖2所示。
圖2 電氣原理圖
接線說明：
CN1端子排：Pin11、Pin17、Pin35短接；Pin45、Pin47、Pin49短接引出一根線。公共端接PLC的C0、C1；Pin36、Pin37、Pin41、Pin43分別引出一根線；Pin37接Y1+、Pin36接Y1-；Pin41接Y0+、Pin43接Y0-；Pin21、Pin22、Pin23、Pin25分別引出一根線，接PLC：X0+、X0-、X1+、X1-；SON：通過驅動內將2-10設成：1，伺服始終處于ON的狀態。
CN2端子排：編碼器
3 結束語
自動研磨機在國內僅有為數不多的生產廠家，因此該設備開發成功后，可以說在該設備上臺達的機電產品占得了先機。也正因為成功的開發，使得該設備在自動化程度上大大縮小了與進口設備的差距，同時又有價格的優勢，能夠滿足客戶要求的效果。
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