油压机多工序自动加工单元的组成与控制系统

胡晔臻

引言：油压机是压制品制件成形生产中最为常见的装备，随着信息化和智能化技术的推进和发展，油压机逐步向智能化和自动化方向发展。现阶段，为了满足市场需求，企业不得不提高压制成型件的生产效率和缩短工期，也推进了油压机自动化进程。要实现油压机智能化、自动化就必须具备远程控制、智能故障诊断、人机在线交互诊断、智能监控作业、数字化信息显示等等，所涉及的内容都离不开信息技术、人工智能技术以及自动化技术，利用诸多技术完成油压机的控制系统。上文所提到的多工序自动加工圆盘式油压机就是利用网络化控制系统实现智能化控制，能够实现多工序自动加工、智能化故障诊断以及计算机远程控制的功能，不仅提高了压制型工件的生产效率，而且还能智能化管理，实现快捷高效、安全管理的工作模式。

一、油压机多工位自动加工单元的组成

每个油压机多工序自动化加工单元依赖于一台6轴关节式机器人和一台伺服系统控制的高精度油压机，将多个油压机多工序自动化加工单元有序的围绕成转盘式工作台就可以构建成多工序自动加工压制品生产线。6轴关节式机器人布置在两个工序的中间，主要任务是将上个工序加工完成的压制件转移到即将完成的下道工序，直至最后的工序完成。每个伺服系统控制的高精度油压机对每道工序进行压制提供压力。

（一）6关节式机器人组成

关节机器人是当今工业领域最为常见的机器人形态，适用于诸多工业领域，比如装配、搬运以及焊接等等。关节机器人可以自由的实现三维空间的各种姿态，生成复杂的形状轨迹路径。其优点在于结构紧凑，工作范围大而安装占地面积小；关节驱动力矩小，能量消耗小；具有很高的可达性。

关节机器人主要由机器人本体、控制器和示教器三大部件组成，常见的6轴机器人是通过谐波减速器、同步带轮等驱动6个关节轴的旋转。6轴关节式机器人一般有6个自由度，常见的六轴工业机器人包含旋转（S轴），下臂（L轴）、上臂（U轴）、手腕旋转（R轴）、手腕摆动（B轴）和手腕回转（T轴）。6个关节合成实现末端的6自由度动作。

（二）伺服系统控制的高精度油压机组成

伺服系统控制的高精度油压机包括主机和控制结构两部分，油压机主要包括机身、主缸、顶出缸和充液装置等。动力结构是由油箱、高压泵、低压控制系统、电动机及各种压力阀和方向阀等组成。动力机构在电气装置的控制下，通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动作的循环。其工作原理在于液压泵是液压系统的动力源，是靠泵的作用力使液压油通过液压管路进入油缸和活塞，另外油缸和活塞里有几组互相配合的密封件，不同位置的密封都是不同的，但都起到密封的作用，使液压油不能泄露。最后通过单向阀使液压油在油箱循环使油缸和活塞循环做功。

二、油压机多工序自动加工单元的控制系统

油压机多工序自动加工的控制系统主要包括6关节式机器人控制系统以及伺服系统控制的高精度油压机的控制系统，两者相互结合才能完成油压机多工序自动加工。

（一）6关节式机器人控制系统

6关节机器人的控制系统主要包括以下部分：（1）控制计算机：机器人控制系统的指挥机构和显示结构，能够显示机器人发生故障原因及显示报警信息；（2）示教编程器：完成机器人的工作轨迹、参数设置以及人机交互操作，与控制计算机实现信息交互作用；（3）控制面板：各种操作按键、状态指示灯组成，完成基本的功能操作；（4）硬盘存储：存储机器人工作指令程序；（5）数字量和模拟量输入/输出:控制命令和各种状态的输入/输出；（6）打印机接口；（7）传感器接口：传感器用于检测信息，将运动信息转化为信号，传输到PLC，实现机器人的柔性控制；（8）通信接口：用于实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口和并行接口等。（9）网络接口：包括Ethernet接口和Fieldbus接口，Ethernet接口可以通过呢以太网实现数台机器人的直接通信，可以再计算机上进行程序编程，支持TCP和IP通信协议。

6关节式机器人的目的实现位置控制，关节位置控制器通常PID算法，就是使机器人的各关节实现预先设定的规划运动，保证机器人末端执行器沿预定的轨迹运行。各个关节的给定值与当前值进行比较，将其偏差值作为位置控制器的输入量，经过位置控制器的运行，输出各个关节的速度控制给定值。

（二）伺服系统控制的高精度油压机控制系统

油压机控制系统也称为随动系统，是自动控制的一种。在这种系统下，执行组件能够自动、快速准确的按照输入信号的变化规律而动作。当伺服系统需要的流量变化时，该信息就会反馈到电机，电机的转速就会发生变化，实现无极调试，柔性化以及精度高等优点。

三、安全控制系统

安全作为生产的首要要务，油压机多工序自动加工生产线的安全是通过硬件和软件两者来保证人员安全的。首先在油压机多工序自动加工生产线的周边设置安全护栏、安全门等装置，人员进入需挂安全锁。在6关节式机器人的周边设置安全光栅以及急停按钮。当安全门非正常打开时，整个油压机多工序自动加工生产线就会提示报警并紧急制停，；当安全门的非安全信号撤销或者安全门确认关闭到位后，生产线开始启动正常运行。当生产线运行发生故障时，系统就会发生报警，并将报警信息存储在主控计算机上，维修人员可以通过报警信息来判断出现故障的部分，维修人员在维修工作时，挂好安全锁，6关节式机器人和生产线此时不能运行的。软件控制系统主要采用安全PLC进行控制，紧急停止信号以及安全联锁信号都是在PLC系统上相互关联，通过程序指令进行相互锁定。

四、结束语

综上所述，油压机多工序自动加工生产线结合现代化、智能化以及自动化技术可以实现更为高速的生产，能够满足提高生产效率和缩短制造周期的效果。油压机多工序自动加工可以借助6关节式机器人和伺服系统控制的高精度油压机，可以实现压制件的自动化生产。油压机多工序自动化加工的远程诊断功能，可对自动化生产线中出现的故障进行记录和报警，这样就能够快速的故障排查和修复。安全防护系统的设立有力的保证了整个生产线的安全运行。

参考文献

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