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1、基于双机械手推拉式的长钢轨整形进给输送系统开发务1訇化基于双机械手推拉式的长钢轨整形进给输送系统开发Apush—pullalternationfeedingsystemdevelopmentforlongrailmillingprocess林献坤,徐剑,韩世卓LJNXJan.kun.XUJian.HANShi-zhuo(上海理工大学机械工程学院,上海200093)摘要:分析长钢轨整型加工进给输送系统现状及存在问题,设计一种基于SIMODRIVE611D驱动的双机械手推拉交替式的长钢轨进给输送系统,给出了送轨机械手的工作结构原理,探讨钢轨输送过程中进给轨位阶段的划分办
2、法,围绕每个阶段两机械手交替接手过程的TRAILON耦合控制绑定方法和控制过程的系统协作机制展开论述,最后给出控制方法的实现步骤及开发实现效果,通过对250m长钢轨整形加工过程的具体送轨应用表明,设计的进给输送系统具有送轨控制速度快,过程平稳和接手无扰动等优点.关键词:长钢轨整形;进给;SIMODRIVE611D;同步中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-0134(2ol1)2(上)-ol21—04Doi:10.3969/J.issn.1009-0134.2011.2(E).400引言钢轨整形是对铁道线路大修时换下的旧轨,进行去除表面疲劳层的一种切
3、削加工工艺,这种工艺可使1日轨得到重复使用,它对于提高钢轨利用率,节约铁道线路铺设成本和节能减排具有重要作用.以往对1日钢轨整型加工进给的输送,多采用多轴滚轮同步输送的方式¨,这种输送方式存在较多不足,主要体现在两个方面:一方面,若轨底存在浮锈或轨身不均匀,容易引起送轨过程不均匀扰动,经过长期运行,这种扰动会使滚轮磨损不一致,导致输送滚轮作用力不均匀,从而导致电机间负载不一致,有的甚至超载运行,影响系统稳定;另一方面,为了提高列车行驶的平稳性和运行速度,250m的无缝焊接钢轨的使用已得到越来越重视,但钢轨变长使送轨过程所需推力大,焊接钢轨不可避免存在焊接头,导致滚轮
4、的同步输送控制难度增大.本文针对焊接长钢轨的整形加工进给方式新要求,以SIMODRIVE61lD为电机驱动控制系统,设计了一种基于推拉交替式的双机械手钢轨整形进给输送系统,给出了机械手结构原理,探讨了推拉过程中两机械手的换手原理,围绕进给过程的送轨方法展开论述,最后给出这种输送系统具体实现效果.1送轨过程基本原理1.1自适应机械手结构1一机械手主体;2-抓手夹紧油缸;3一左侧抓手;4一轨顶定位油缸;5一上工作台;6一抓手夹紧油缸;7一右侧抓手;8一伺服电机;9一齿轮;lO一减速器:11一高低锁定油缸;12一下工作台;13-压轨传感器;图1机械手结构简图为满足在送轨过
5、程中自动抓取钢轨的要求,本文设计了如图l所示的自适应机械手.当需要抓轨时,机械手的上工作台向下运动,下工作台向上运动,当压轨传感器检测到钢轨时,上工作台停止运动,左右抓手开始动作并以设定的压力抓住钢轨,下工作台在动作一段时间后停止运动以锁定钢轨.钢轨的进给力为抓手与钢轨间的静摩收稿日期:2010-08-24作者简介:林献坤(1975一),男,福建仙游人,讲师,博士,研究方向为智能加工技术,制造系统自动化.第33卷第2期2011—2(上)I121]I匐似擦力,在静摩擦系数不变的情况下,静摩擦力取决于抓手与钢轨间的正压力,该压力可通过液压系统设定.在送轨时,若钢轨出现弯
6、曲,无法顺利在出轨滚道线上送出时,机械手与钢轨即打滑以保护送轨系统.结构中伺服电机通过减速器带动齿轮与齿条相对转动,实现机械手进给运动.1.2SIMODRIVE611D驱动系统为了保证送轨过程的稳定可靠,选用SIMODRIVE611D数字驱动系统(简称,611D系统)来驱动机械手.611D系统是Siemens推出的新一代数字控制总线驱动的交流驱动,该驱动系统可与数控装置NCU构成全数字式控制系统.611D系统的伺服驱动控制实现包括速度控制环,电流控制环,位置控制环,控制信号流程是通过位置环控制器到速度环控制器,再到电流环控制器,最终到伺服电机;伺服电机则将电流和速度
7、信号反馈给电流环控制器和速度环控制器,伺服电机中的编码器将位置反馈信号传给位置环控制器,通过这种方式611D系统实现了对机械手的快速,准确和实时的闭环控制进给.为了实现送轨过程中对机械手速度和位置的监控,选用系统中具有MPI通讯接口的监控单元PCU50来实现其与控制系统的数据交互.1.3机械手同步原理两机械手在换手过程中必须保持同步运动以保证换手过程钢轨进给无扰动.选用611D系统的"耦合运动TRAILON"功能,来实现两机械手的同步.TRAILON指令的基本功能是将几根轴组成一个"耦合轴组",一个"耦合轴组"可以有一个主导轴和几个耦合轴,主导轴运动时,耦合轴跟
