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基于三菱SSCNET总线的伺服送料系统的设计

汤世松;仲太生;詹俊勇

【摘要】根据市场调研需求,压力机的冲压生产的手工送料将逐步由自动送料机构

取代.应用三菱运动控制器Q173DCPU、伺服放大器、伺服电机进行了单机联线伺

服送料系统的开发.分析了送料机械手的机械设计及对控制系统的要求,确定了控制

系统的结构方案,并实现了对送料系统的控制.

【期刊名称】《锻压装备与制造技术》

【年(卷),期】2013(048)005

【总页数】4页(P56-59)

【关键词】数控系统;伺服送料;机械手;运动控制器;伺服放大器;SSCNET

【作者】汤世松;仲太生;詹俊勇

【作者单位】江苏扬力集团有限公司,江苏扬州225127;江苏扬力集团有限公司,江

苏扬州225127;江苏扬力集团有限公司,江苏扬州225127

【正文语种】中文

【中图分类】TP275

0引言

冲压生产中，有人工上下料和自动化上下料两种方式。由于人工成本上升，根据市

场调研，自动送料机有广泛的市场需求。冲压生产的手工送料已逐步由自动送料机

构所取代，从而进一步满足冲压生产自动化，大幅度提高生产节拍、生产质量等的

要求[2]。事实证明，基于三菱SSCNTE总线的伺服送料系统极大地提高了工厂的

劳动生产率。

1伺服送料系统设计

1.1系统设计目的与任务

本系统是以扬力公司3台JM31-160压力机为主机而设计开发的一条样本自动生

产线。通过该样本线的总体布局、两轴机械手设计、拆垛单元设计以及控制系统等

组成模块设计，以及如磁性分张、对中测厚、高速传送、协调控制等关键技术的解

决，以掌握金属板材冲压成形设备成套联线的核心技术。

本系统开发设计任务包括：①高速动态特性的两轴机械手设计；②双料台拆垛单元

设计；③控制系统设计。所设计的单机联线自动化冲压生产线通用性好，占用资金

少，完全可以满足中高档汽车生产所需要的高质量零件的需求[3]。目前研制的单

机联线自动化生产线生产节拍可以达到13SPM。

1.2X轴传动系统

两轴机械手机械结构主要包括机身、X轴传动系统、Y轴传动系统三个组成部分，

其最大外围尺寸为600mm×950mm×2540mm（长×宽×高）。机械手本体即X

轴传动单元驱动作左右传送，Y轴传动单元驱动作上下举升。

X轴传动系统是用于驱动两手臂实现在左右方向的板料高速传送，该系统设计涉及

传动方式、导向形式、功率需求、电机以及相关元件的选配。

1.2.1X轴传动方式及其导向

X轴传动系统的传动方式为电机+减速器+齿轮齿条传动结构，如图1所示。电机

为三菱3.5kW（HC-RP353）伺服电机；减速器为1∶5采用湖北行星公司产品；

齿轮齿条模数m=3mm，齿轮齿数z=32，齿宽B=30mm；齿条长1900mm，

宽30mm。伺服电机与减速器直接连接，减速器通过法兰安装在X轴传动系统支

座上；齿轮安装在减速器输出轴端，齿条安装在由两个50×50钢质方管焊接的芯

杆上，芯杆两端安装吸料手臂。这样，由伺服电机通过减速器驱动芯杆左右移动完

成板料传送作业。

图1X轴传动结构

X轴传动系统导向是采用滚轮—导轨导向方式，滚轮安装在传动系统支座两侧壁上，

导轨安装在芯杆的两侧。每部机械手安排45个滚轮，前侧为23只，后侧为22

只。

1.2.2X轴伺服电机功率计算

X轴运动部件包括芯杆、齿条、导轨以及左右两个吸料手臂，共计质量为92kg。

X轴伺服电机在作业过程中的功耗主要为克服惯性力和摩擦力做功，其中惯性力功

率消耗相对较大。

若以最大加速度为1g、最大运行速度为120m/min，以k=1.5安全系数作为运动

摩擦副功率消耗（包括导轨滚轮、齿轮齿条、减速器齿轮和轴承），则：

取系统传动效率η=0.9、安全系数k=1.5，则X轴伺服电机所需功率：

考虑一定的功率裕量，现取X轴伺服电机功率为3.5kW。

根据下式进行电机转矩校验[4]：

式中，i为传动比i=1∶5；d为齿轮分度圆直径，d=m×z=3×32=96；η=0.9。

有：

现三菱HC-RP3.5kW伺服电机额定转矩M额=11.1Nm