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冲床送料装置的单片机自适应控制
点击:1605 次  发布时间:2013-03-20 10:59:39  

 某厂生产的医用铝瓶盖采用铝带料,在冲床上通过落料—拉深复合模,在一次行程中制成的。其自动送料装置都采用前双辊支撑、后双辊拉料方式。后辊的间歇旋转运动取自冲床曲轴的动作,靠连杆、棘轮-棘爪机构实现。然而,某些冲床受结构限制,外引这一机构较困难,故我们苏州送料机采用了单片机控制的步进电机带动的自适应送料装置。


1 控制系统的组成


  控制系统如图1所示,选用了当今最先进的51系列单片机AT89C2051,它管脚少(仅20个),外围电路简单,而功能很强,除带有双向串/并口、两个16位内部定时器外,还带有2K电可擦写的闪速EPROM(用于控制程序的驻存)、128字节的RAM(用于数据的存放)。外接晶振频率可高达 24MHz,使单条指令的运行时间仅为0.5~1μs,可用于快速实时控制场合。外接电源为3~6V,适应性强。另外,价格低廉,非常适合制作小型控制系统。


  本系统中的拨动开关用于设定送料的长度;S为冲头行程开关,用于冲头落下再抬起时给单片机发出开始送料信号;MC1413为驱动器,以提供给光电耦合器发光二极管足够的工作电流;G为光电耦合器,以隔离强电对单片机的干扰;M为步进电机。


2 控制系统工作原理


  该系统上电后,首先置初始状态,并从拨动开关中读取送料长度的设定值,经计算转换为步进电机的转动步数后存入RAM中,使其作为步数存贮器。确认冲头落下并抬起后,单片机发出脉冲信号,经功率放大,驱动步进电机转动。该系统用软件构成环形分配器,并自动进行升降速处理。当步进电机转动步数等于步数存贮器内的数值时,步进电机停止转动,等待下次冲头的落下后又抬起信号。


  送料长度的调整,要求在断电状态下进行,通过扳动拨动开关来完成。


3 步进电机及其驱动(功放)


  该装置选用了75BF003步进电机,3相、4A,步距角1.5°/3°,最大静转矩为0.882N*m,空载起动频率为1250Hz。
  步进电机驱动采用斩波恒流功率放大电路。图3所示为其一相,其中W为步进电机绕组,VT为大功率MOS场效应晶体管,RS为检测电阻,CP为比较器(当RS上的电压超过由电位器RP设定的电压时,输出跳变为高电平),F1为与非门,F2为反向驱动器,R1、D为VT关断时W的能量泄放电路,R2、C为VT的保护电路。这种功放电路简单、效率高、输出转矩大、运行频率高。


4 辊式送料机构


  后辊用45钢制造,外表面滚花,以增大摩擦力,确保送料精度。其中的下辊与步进电机的输出轴相连;上辊在弹簧作用力下压在废料及下辊上。前辊起张紧、定位作用,采用橡胶金属复合辊,并打光处理,以防损伤铝带料表面。这种机构简单、实用。


5 特点


  该单片机控制的冲床送料装置具有以下优点:
  (1)结构紧凑,控制电路硬件少。
  (2)抗干扰能力强,能适应冲压车间的环境。
  (3)性价比高。
  (4)控制部分采用了升降速处理,可以有效防止步进电机失步。
  (5)送料长度可宽范围调节。
  (6)图1所示控制系统本身可作为可编程控制器,能用于其它工业控制系统中。


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