鋼格板是一種由承載扁鋼與橫桿按照一定的間距正交組合，通過焊接或壓鎖加以固定的開敞板式鋼構(gòu)件,。鋼格板廣泛應(yīng)用于石油,、化工、冶金,、輕工,、造船、能源,、市政等行業(yè)的工業(yè)建筑,、公共設(shè)施、裝置框架,、平臺(tái),、地板,、走道、樓梯踏板,、溝蓋,、圍欄、吊頂?shù)冉ㄔ熘�,。根�?jù)制作方法不同,，可以將鋼格板分為壓焊鋼格板和壓鎖鋼格板。其中壓焊鋼格板是在承載扁鋼和橫桿的每個(gè)交點(diǎn)處通過壓力電阻焊固定的鋼格板,，其橫桿通常采用扭絞方鋼,，如圖1所示。
鋼格板的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法包括統(tǒng)一調(diào)直裁剪,、人工排料,、白動(dòng)壓焊、人工裁剪,、后處理5個(gè)步驟,，如圖2所示。首先由廠家訂購固定長(zhǎng)度的直扁鋼,，或者對(duì)卷扁鋼進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)直裁剪,，然后由工人進(jìn)行排料，接著由壓焊機(jī)進(jìn)行壓焊,，壓焊出來的產(chǎn)品只有一種規(guī)格,，再根據(jù)訂單的需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行裁剪，最后進(jìn)行熱浸鍍鋅等后處理,。
傳統(tǒng)的人工排料方法,，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大；生產(chǎn)出來的鋼格板規(guī)格是固定的,，對(duì)于不同規(guī)格的訂單需求,，必須進(jìn)行后期人工裁剪，導(dǎo)致加工時(shí)間長(zhǎng),，剪下來的邊角料會(huì)造成浪費(fèi),。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于壓焊設(shè)備的研究有很多,，但幾乎沒有針對(duì)提高人工排料效率環(huán)節(jié)的改進(jìn)研究,，這主要是工廠年久、設(shè)備陳舊,、場(chǎng)地限制,、改造難等問題所致。為了進(jìn)一步提高鋼格板的生產(chǎn)效率,，鋼格板生產(chǎn)行業(yè)亟需一種可以實(shí)現(xiàn)鋼格板任務(wù)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別并下發(fā),、自動(dòng)裁剪長(zhǎng)度、自動(dòng)排料的控制設(shè)備,。
一,、設(shè)計(jì)方案
針對(duì)鋼格板傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種新式生產(chǎn)方法,，選擇卷扁鋼作為材料進(jìn)行加工,，生產(chǎn)過程分為開卷、調(diào)直,、追剪,、自動(dòng)排料、推料,、自動(dòng)壓焊,、后處理7個(gè)步驟，如圖3所示,。與傳統(tǒng)方法相比,，新方法最大的不同就是可以直接生產(chǎn)不同規(guī)格的鋼格板，不需要額外進(jìn)行裁剪,。
為了實(shí)現(xiàn)上面的生產(chǎn)流程,，決定采用上位機(jī)一PLC—觸摸屏界面的形式，由上位機(jī)軟件自動(dòng)識(shí)別U盤等存儲(chǔ)設(shè)備的文件數(shù)據(jù),，自動(dòng)下發(fā)給PLC系統(tǒng),，聯(lián)網(wǎng)追剪、排料和壓焊3臺(tái)機(jī)器按照訂單的要求生產(chǎn)各種規(guī)格的鋼格板,。由上位機(jī),、追剪調(diào)直機(jī)系統(tǒng)和扁鋼排料機(jī)控制系統(tǒng)組成的自動(dòng)排料系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)卷鋼自動(dòng)拉直截?cái)�,、自�?dòng)排料功能,。
二、任務(wù)單下發(fā)
利用上位機(jī)讀取U盤內(nèi)存儲(chǔ)好的任務(wù)單文件,，然后在合適的時(shí)候?qū)⑷蝿?wù)單信息下發(fā)到追剪,、排料和壓焊3臺(tái)機(jī)器上，可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)從U盤到PLC的自動(dòng)通信傳送,，不需要操作工在這3臺(tái)機(jī)器上手動(dòng)輸入?yún)?shù),，減少了生產(chǎn)時(shí)間，同時(shí)直接下發(fā)任務(wù)單可以避免參數(shù)誤輸入造成的經(jīng)濟(jì)損失,。
任務(wù)單的內(nèi)容主要是不同規(guī)格鋼格板的具體參數(shù),，其格式為“生產(chǎn)序號(hào)一成品數(shù)量一扁鋼長(zhǎng)度一扁鋼數(shù)量一留頭長(zhǎng)度一絞鋼數(shù)量一送料位置”。自動(dòng)上料機(jī)控制系統(tǒng)界面如圖4所示,。
上位機(jī)識(shí)別的任務(wù)單文件各參數(shù)含義如下：
(1)生產(chǎn)序號(hào),，是將任務(wù)按照一定順序排列之后得到的,，PLC完成當(dāng)前任務(wù)之后會(huì)請(qǐng)求上位機(jī)按照序號(hào)下發(fā)下一條任務(wù)。
(2)成品數(shù)量,，就是這一批次產(chǎn)品中相同規(guī)格鋼格板的生產(chǎn)數(shù)量,。將同一規(guī)格的鋼格板合并進(jìn)一個(gè)序號(hào)內(nèi)，可以避免規(guī)格參數(shù)頻繁變化,。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)表明,，對(duì)比參數(shù)經(jīng)常變化的情況，生產(chǎn)同規(guī)格鋼格板的機(jī)器表現(xiàn)更穩(wěn)定,。
(3)扁鋼長(zhǎng)度,，就是根據(jù)產(chǎn)品長(zhǎng)度計(jì)算得到的參數(shù)，決定了追剪調(diào)直機(jī)剪切的長(zhǎng)度,。
(4)扁鋼數(shù)量,，就是根據(jù)產(chǎn)品寬度計(jì)算得到的參數(shù)，決定了追剪調(diào)直機(jī)剪切和排料機(jī)排料的次數(shù),。
(5)留頭長(zhǎng)度,，是鋼格板焊接的第一根絞鋼到鋼格板邊緣的距離，實(shí)際上就是排料機(jī)推料的距離,。
(6)絞鋼數(shù)量,，是根據(jù)產(chǎn)品長(zhǎng)度及壓焊機(jī)壓焊間距計(jì)算得到的參數(shù)。由于壓焊機(jī)采用一次壓焊兩根絞鋼的加工形式,，所以絞鋼數(shù)量總是偶數(shù),。在長(zhǎng)度方向上，絞鋼數(shù)量,、留頭長(zhǎng)度,、扁鋼長(zhǎng)度和產(chǎn)品長(zhǎng)度有這樣的關(guān)系式：
扁鋼長(zhǎng)度L=留頭長(zhǎng)度+(絞鋼數(shù)量-1)×絞鋼間隔+末端長(zhǎng)度 (1)
產(chǎn)品長(zhǎng)度=扁鋼長(zhǎng)度+包邊料寬度×2 (2)
(7)送料位置，是機(jī)械手取第一根扁鋼放置的位置,。由于需要加工不同寬度的鋼格板,，扁鋼數(shù)量不一定是34根，為了保證壓焊時(shí)均勻受力,，需要扁鋼盡量放在料盤中心位置,，所以需要根據(jù)扁鋼數(shù)量計(jì)算出送料位置，計(jì)算公式如下：
送料位置=roundup[(34-扁鋼數(shù)量)/2] (3)
其中roundup是Excel中自帶的向上取整函數(shù),，這里計(jì)算出來的結(jié)果是放下第一根扁鋼的槽位,，對(duì)應(yīng)到機(jī)械手伺服電機(jī)的絕對(duì)坐標(biāo)，計(jì)算還要用到第4節(jié)的公式(4),。
三,、追剪調(diào)直機(jī)
追剪調(diào)直機(jī)負(fù)責(zé)的是生產(chǎn)流程的前3個(gè)步驟：開卷、調(diào)直和追剪,。其中,，開卷,、調(diào)直就是負(fù)責(zé)將車間得到的卷鋼通過拉伸壓的方法調(diào)整成可用的直扁鋼。然后根據(jù)任務(wù)單要求剪切出長(zhǎng)度合適的扁鋼,。采用追剪的剪切方式的特點(diǎn)就是剪切的時(shí)候,，切刀與送料機(jī)構(gòu)同步運(yùn)動(dòng)，平穩(wěn)剪切,。由于追剪過程中送料機(jī)構(gòu)不停機(jī)，追剪的生產(chǎn)效率比一般生產(chǎn)效率高,。
追剪過程應(yīng)用了臺(tái)達(dá)的伺服電機(jī),，該款電機(jī)自帶電子凸輪功能，使用的時(shí)候只要PLC下達(dá)嚙合指令,，就能自動(dòng)完成預(yù)設(shè)長(zhǎng)度扁鋼的追剪動(dòng)作,，在同步區(qū)發(fā)回信號(hào)后，PLC控制液壓刀進(jìn)行剪切,。
四,、扁鋼排料機(jī)系統(tǒng)
扁鋼排料機(jī)是實(shí)現(xiàn)白動(dòng)化上料不可或缺的一部分。扁鋼排料機(jī)的觸摸屏包括狀態(tài)顯示,、必要的參數(shù)顯示以及手動(dòng)控制按鈕,，可以幫助操作工觀察機(jī)器工作狀態(tài)，確認(rèn)鋼格板的參數(shù)和必要時(shí)對(duì)機(jī)器進(jìn)行調(diào)整,，如圖7所示,。
鋼格板排料時(shí)的關(guān)鍵就是將料盤上的槽位和機(jī)械手伺服電機(jī)的絕對(duì)位置進(jìn)行對(duì)應(yīng)，所以設(shè)計(jì)了槽位手動(dòng)示教程序,，示教之后自動(dòng)計(jì)算從原點(diǎn)到接貨位方向34個(gè)槽位對(duì)應(yīng)的伺服電機(jī)絕對(duì)位置坐標(biāo),。鋼格板排料各位置絕對(duì)位置坐標(biāo)計(jì)算公式如下：
式中：xo和xg為手動(dòng)示教時(shí)標(biāo)定的第1格和第34格槽位的絕對(duì)位置坐標(biāo)；x,。為要求的第n+1格絕對(duì)位置坐標(biāo),，n取0到33之間的整數(shù)。
由于西門子斷電保護(hù)存儲(chǔ)有限,，實(shí)際上是將示教的絕對(duì)位置坐標(biāo)存入PLC斷電保護(hù)區(qū),，每次上電時(shí)自動(dòng)計(jì)算出34個(gè)位置對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，一臺(tái)機(jī)器只需要進(jìn)行一次示教,，操作工使用時(shí)即可直接調(diào)用示教結(jié)果,，簡(jiǎn)化了操作。
五,、結(jié)語
本次設(shè)計(jì)的扁鋼自動(dòng)追剪排料控制系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于車間現(xiàn)場(chǎng),，可以替代人工排料過程，不但極大地降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,，而且能直接生產(chǎn)不同規(guī)格的鋼格板,，不需要后期人工裁剪,，簡(jiǎn)化了工藝流程，生產(chǎn)效率得到了明顯提高,。這套系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了鋼格板壓焊機(jī)自動(dòng)化追剪排料,，開發(fā)的上位機(jī)還能白動(dòng)識(shí)別數(shù)據(jù)和下發(fā)任務(wù)單，后期可以拓展為整個(gè)車間總的生產(chǎn)控制中心,，為實(shí)現(xiàn)車間信息化提供基礎(chǔ),。
