某廠生產(chǎn)的醫(yī)用鋁瓶蓋采用鋁帶料，在沖床上通過落料—拉深復(fù)合模，在一次行程中制成的。其自動(dòng)送料裝置都采用前雙輥支撐、后雙輥拉料方式。后輥的間歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)取自沖床曲軸的動(dòng)作，靠連桿、棘輪-棘爪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。然而，某些沖床受結(jié)構(gòu)限制，外引這一機(jī)構(gòu)較困難，故我們蘇州送料機(jī)采用了單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)的自適應(yīng)送料裝置。
1 控制系統(tǒng)的組成
控制系統(tǒng)如圖1所示，選用了當(dāng)今最先進(jìn)的51系列單片機(jī)AT89C2051，它管腳少(僅20個(gè))，外圍電路簡(jiǎn)單，而功能很強(qiáng)，除帶有雙向串/并口、兩個(gè)16位內(nèi)部定時(shí)器外，還帶有2K電可擦寫的閃速EPROM(用于控制程序的駐存)、128字節(jié)的RAM(用于數(shù)據(jù)的存放)。外接晶振頻率可高達(dá) 24MHz，使單條指令的運(yùn)行時(shí)間僅為0．5～1μs，可用于快速實(shí)時(shí)控制場(chǎng)合。外接電源為3～6V，適應(yīng)性強(qiáng)。另外，價(jià)格低廉，非常適合制作小型控制系統(tǒng)。
本系統(tǒng)中的撥動(dòng)開關(guān)用于設(shè)定送料的長(zhǎng)度；S為沖頭行程開關(guān)，用于沖頭落下再抬起時(shí)給單片機(jī)發(fā)出開始送料信號(hào)；MC1413為驅(qū)動(dòng)器，以提供給光電耦合器發(fā)光二極管足夠的工作電流；G為光電耦合器，以隔離強(qiáng)電對(duì)單片機(jī)的干擾；M為步進(jìn)電機(jī)。
2 控制系統(tǒng)工作原理
該系統(tǒng)上電后，首先置初始狀態(tài)，并從撥動(dòng)開關(guān)中讀取送料長(zhǎng)度的設(shè)定值，經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)后存入RAM中，使其作為步數(shù)存貯器。確認(rèn)沖頭落下并抬起后，單片機(jī)發(fā)出脈沖信號(hào)，經(jīng)功率放大，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。該系統(tǒng)用軟件構(gòu)成環(huán)形分配器，并自動(dòng)進(jìn)行升降速處理。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)等于步數(shù)存貯器內(nèi)的數(shù)值時(shí)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，等待下次沖頭的落下后又抬起信號(hào)。
送料長(zhǎng)度的調(diào)整，要求在斷電狀態(tài)下進(jìn)行，通過扳動(dòng)撥動(dòng)開關(guān)來完成。
3 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)(功放)
該裝置選用了75BF003步進(jìn)電機(jī)，3相、4A，步距角1.5°／3°，最大靜轉(zhuǎn)矩為0.882N*m，空載起動(dòng)頻率為1250Hz。
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用斬波恒流功率放大電路。圖3所示為其一相，其中W為步進(jìn)電機(jī)繞組，VT為大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，RS為檢測(cè)電阻，CP為比較器(當(dāng)RS上的電壓超過由電位器RP設(shè)定的電壓時(shí)，輸出跳變?yōu)楦唠娖?，F(xiàn)1為與非門，F(xiàn)2為反向驅(qū)動(dòng)器，R1、D為VT關(guān)斷時(shí)W的能量泄放電路，R2、C為VT的保護(hù)電路。這種功放電路簡(jiǎn)單、效率高、輸出轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)行頻率高。
4 輥式送料機(jī)構(gòu)
后輥用45鋼制造，外表面滾花，以增大摩擦力，確保送料精度。其中的下輥與步進(jìn)電機(jī)的輸出軸相連；上輥在彈簧作用力下壓在廢料及下輥上。前輥起張緊、定位作用，采用橡膠金屬?gòu)?fù)合輥，并打光處理，以防損傷鋁帶料表面。這種機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用。
5 特點(diǎn)
該單片機(jī)控制的沖床送料裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)結(jié)構(gòu)緊湊，控制電路硬件少。
(2)抗干擾能力強(qiáng)，能適應(yīng)沖壓車間的環(huán)境。
(3)性價(jià)比高。
(4)控制部分采用了升降速處理，可以有效防止步進(jìn)電機(jī)失步。
(5)送料長(zhǎng)度可寬范圍調(diào)節(jié)。
(6)圖1所示控制系統(tǒng)本身可作為可編程控制器，能用于其它工業(yè)控制系統(tǒng)中。
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