修学强

(陕西国防工业职业技术学院 机电工程学院 陕西 西安 710300)



一种自动送料机的机械结构设计与伺服驱动控制

修学强

(陕西国防工业职业技术学院 机电工程学院 陕西 西安 710300)

摘要：所设计的一种自动送料机采用了液压传动和滚珠丝杠传动等多种传动结构，整机采用松下MHMD022G1U永磁同步交流伺服电机及MADHT1507E全数字交流永磁同步伺服驱动装置作为运动控制装置，利用西门子226PLC作为程序控制设备，可以实现设备的良好运行控制。

关键词：伺服控制；自动送料机；结构设计

1自动送料机机械主体结构设计

1—液压缸；2—活塞；3—螺母；4—联轴器；5—伺服电机；6—导轨；7—螺母座；8—螺杆图1　自动送料机主视图与俯视图

根据生产需要设计了一种自动送料机，如图1与图2所示。首先来料工件通过推送装置送到设备上，当工件被准确安放在设备上时，安装在液压缸两侧的行程开关被同时按下，两个液压缸活塞同时向下推出夹紧工件，间隔6s后伺服电机开始旋转，工作台做直线运动，当设备运行到终点位置并触碰到行程开关后，设备停止运行，间隔5s后液压缸活塞自动缩回，此时工件被送到加工设备中。整个运行过程由伺服电机实现闭环控制，并在电机的一侧安装旋转编码器，具体结构如图3所示。

图2　自动送料机侧视图

图3　伺服电机结构图

2伺服控制过程

1) 控制分析

交流伺服系统采用松下MHMD022G1U永磁同步交流伺服电机，及MADHT1507E伺服驱动器作为设备控制装置，并自带增量式旋转编码器。其自带的编码器反馈信号给MADHT1507E，MADHT1507E根据数据值进行比较，调整角度,可实现比较复杂的控制。接线控制过程如图4。

图4　MADHT1507E伺服驱动装置接线图

采用西门子S7-200 226 AC/DC/RLY PLC做为信号发生装置。将226机型中的输出点Q0.0在内部被定义为脉冲输出端，合理的设置脉冲的数量决定MHMD022G1U电机的角位移，即设备传送台的直线行程，为保证电机的合理运转速度，需要设定合理的脉冲频率，频率越高则电机的速度就越快，S7-226的Q0.1为伺服驱动器MADHT1507E的方向控制指令。

2) 伺服驱动器参数设置

伺服驱动器MADHT1507E的参数设置如下：

P5—281

P0—010

P5—042

P0—04250

P0—021

P0—0313

P0—061

P0—073

P0—086000

3) 位置控制

设备纵向行程为430mm,下面实现伺服电机运行所需的运动包络。首先选择“PTO/PWM”选项。将QO.0作脉冲输出，继续选择“线性脉冲输出(PTO)”，使用高速计数器HSC0对生成的脉冲自动计数。接下来设定电机速度参数，输入MAX_SPEED为90000，把电机启/停速度设定为600， ACCEL_TIME和DECEL_TIME分别为1000和200，完成运动包络的界面。设定操作模式为相对位置、1个步的目标速度、结束位置等步的指标，形成包络后设定数据目标速度60000，结束位置85600。这样，从液压缸夹紧工件到最终位置松开工件的的包络就设置完成了。

在运动包络程序编制完成后，西门子S7-226的左侧编程向导会自动生成4个子程序，分别是控制PTOx_CTRL、PTOx_RUN、PTOx_LDPOS 和PTOx_MAN运行。如图5所示。

图5　4个子程序的运行图

4) 设备回原点(即原始位置)程序调用

上述四个运行图可以看出，为了调用这些子程序，编程时应预置一个数据存储区，存储子程序执行时间参数，存储区所存储的信息，可根据程序的需要调用。由于程序过大，摘取回原点程序作为参考，即设备完成一次送料后，立即返回初始位置，当传感器检测到螺母座返回到初始位置后，完成下一次自动送料的过程，具体运行过程原理见图6。

图6　回原点原理图

3结语

在设计过程中以小型设备作为蓝本，先期保证实验效果，所以设备驱动装置采用的是松下A5系列伺服驱动装置，并没有进行信号的方法处理等，但是作为一种设计思路对生产的效果仍然不可低估。

参考文献:

[1] 姜鑫，等. 一种非走心式单轴车床数控自动送料机的结构设计[J]. 机械与电子，2011，(05): 24.

[2] 刘燕，刘志. 大型板料加工自动送料控制系统的设计与改进[J]. 组合机床与自动化加工技术，2011,11.

[3] 陈明亮. DS—55型棒料剪切自动送料机[J]. 轴承 1989, (06): 30.

Design of Mechanical Structure of Automatic Feeding

Machine and its Servo Drive Control

XIU Xue-qiang

(Shanxi Institute of Technology, Xi’an 710300,China)

Abstract:An automatic feeding machine is designed in this paper. The hydraulic transmission, the ball screw drive and other mechanical transmission are adopted in the mechanical structure, Panasonic MHMD022G1U permanent magnet synchronous AC servo motor and MADHT1507E full digital PMSM servo drive are used as a motion control device and the Siemens 226PLC is applied to the program control equipment to well control its operation.

Key words:servo control; automatic feeding machine; structure design

收稿日期：2015-01-20

中图分类号：TH122; TM921.54

文献标志码：B

文章编号：1671-5276(2015)03-0155-03

作者简介：修学强(1972-)，男，河南方城县人，副教授，主要从事机电、模具方面的设计、教学与研究工作。