高速冲压生产线虚拟轴同步控制系统研究

2022-02-15 12:08赵博孙刚吴明华陈晨一汽大众汽车有限公司
锻造与冲压 2022年2期
关键词:主轴机械手冲压

目前,大多数汽车企业冲压车间在规划新生产线时,都会采用更加节能、节拍更快的高速冲压生产线,但冲压生产线实际生产零件的速度不仅由冲压生产线最高节拍决定,还取决于零件造型、模具设计、自动化机械手通过性等多个影响因素。

大众汽车外覆盖件一般通过6 次冲压最终成形,各台压机之间通过自动化机械手进行零件抓取与传输。压机在连续运行过程中,自动化机械手一般需要在1.5s 内通过模具打开的空间,窗口期非常有限,实际生产过程中,经常会出现“上料侧压机打开空间不足”报警的问题,严重影响冲压模具节拍提升。本文通过对生产线高速生产过程中同步控制系统进行研究,优化控制方式,有效提升了冲压车间生产效率。

三是扎实推动配套政策法规的完善和落实。推动出台“节约用水条例”“水资源论证条例”等法规规章,严格落实水资源论证、取水许可等管理制度,强化水资源管理政策法规落实情况的监督检查,提升水资源管理执法监察能力。

冲压行业传统控制原理

传统冲压行业控制原理基本分为两种,第一种:断续生产线,自动化机械手完全移出压机区域后,压机启动一个循环,直至上死点区域,等待下一个循环命令;第二种:连续生产线,以第一台压机作为主轴进行连续生产,其他压机跟随第一台压机依次运动。

传统教学模式的出发点,在教学中忽视了学生的主体地位,没有很好地解决“学生如何去学”这一问题,导致学生在被动学完课程后仍不能熟练地综合应用课程的内容、原理和方法。学生主动性不足,必然导致学习效率不高。

由于角度ɑ 是针对RB 自动化机械手送料后移出压机区域时计算得出的,压机从上死点启动过程中,RB 自动化机械手处于安全区域。所以在处理此问题中,引入一个随轨迹角度变化的安全角度的概念,代替GMotion 生成的极限安全角度ɑ。

正常情况下压机角度波动不会超过ɑ,所以设备完全有能力正常运行,而实际上出现了报警。通过分析Scope 软件监控到的实时数据(图2)可以得出,“上料侧压机打开空间不足”发生在压机1 停止循环再次启动之后。

她应该是在翼面上涂刷了某种特殊的材料,青辰猜测着,这种材料成膜后十分光滑,能够减轻翼面飞行时受到的水平方向上的空气阻力。

报警处理过程:生产线开始正常生产后,在生产过程中出现空循环并再次启动跟随时,会出现“上料侧压机打开空间不足”的报警,报警频率非常高,导致零件需要降节拍生产。根据报警查看程序,此处逻辑控制是监控压机的角度与VM 虚拟轴角度差值不能超过GMotion 计算出来的极限安全角度ɑ。

生产线同步控制系统的优化措施及效果

虚拟轴严格按照设定速度转动,压机为飞轮储能,第一次启动时会随虚拟轴进行速度调整。在模拟RB自动化机械手运行轨迹时,已经生成了压机与虚拟轴的极限偏差角度,如果压机与虚拟轴偏差角度超过允许的极限偏差角度,就会触发“上料侧压机打开空间不足”报警,防止RB 自动化机械手与压机发生碰撞。当整线15spm 运行时,检查机制要求压机调整所需的时间更短,抖动更小,但实际情况是整线速度越快,压机调整时间越短,抖动越大,从而造成“上料侧压机打开空间不足”的报警频发,经常发生设备停机的情况,降低了生产线开动率。

虚拟轴原理: 在自动化控制软件TwinCAT 中引入一个虚拟主轴,虚拟主轴代替压机1 作为主轴,相比实轴跟随的连续生产线,虚拟主轴旋转更平滑,无波动,不会因为负载的变化而不稳定,如图1 所示。

在压机没有出上死点区域时,GMotion 运算的数据就已经开启轨迹激活检查,压机角度为323°即刚刚出上死点区域(压机1 的308°~323°为上死点区域),此时压机追赶超过VM 虚拟轴3°,达到报警阀值,报警激活,设备由于报警整线停机。

关于连续生产线,压机同步控制的方式又分两种,一种是实轴跟随控制,这种控制方式会产生空压模具的情况;另一种是虚拟轴控制,这种控制方式不会产生空压模具的情况。但这种控制会产生一个新的问题,压机因为其本身做功特性的原因,会产生与虚拟轴不同步的情况,此时系统会报警:“上料侧压机打开空间不足”,这是本文阐述的重点。

通过这个功能块,将安全角度由常量转化为线性变量,此变量在RB 自动化机械手进入压机区域时即刚刚激活检查时为最大值,然后随着RB 自动化机械手进入压机区域而减小,直到RB 自动化机械手到达放料点时数值变化到GMotion 的极限安全角度。

“确认过眼神”一般与后半句“是xxx的人”一起出现,用来表达爱意或吐槽。“确认过眼神,你是对的人”本出自林俊杰歌曲《醉赤壁》,一位微博网友发表的“确认过眼神,你是广东人”的文章,吐槽广东人过年红包面额小,使得网络上掀起一场造句“竞赛”,如“确认过眼神,你是我不想理的人”等。

分析优化改进之后的Scope 监控数据(图3),可以看出安全角度发生变化,此改进解决了“上料侧压机空间打开不足”的报警问题,减少了冲压生产线大量停台的同时,部分模具节拍由每分钟13 次提升至每分钟15 次,提升了冲压生产线的效率。

结束语

随着电动汽车的发展,汽车动力性能得到了空前提高,动力性能的满足加剧了汽车造型作为设计亮点的竞争。同时,新环境下的汽车市场也要求企业进一步降本增效。冲压线同步控制技术等核心技术的发展,为未来批量、高效率生产汽车冲压件打下了坚实的基础。

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