摘 要：本文详细分析基于DELTA自动化产品在上辊式万能卷板机上的应用技术。具体的应用包括一段弧线和N（9）段弧线的应用，9段弧线主要是油罐车罐体的加工一次成型。
关键词：DELTA自动化 上辊万能卷板机 油罐车
1 引言
卷板机是锻压加工设备。卷板机主要用于工业容器罐、压力管成型加工等机械冷加工领域，要求成型一致性好，弧线规范，焊接缝口连接好。传统上工业容器罐由人工逐段的凭经验操作压辊成型。由于天然气管道、油罐车的需求量增加，传统的生产已经满足不了市场的要求，需要全自动化的机器实现规模化工业生产。
2 工艺分析
卷板工艺是利用卷板机对板料进行连续3点弯曲的成型过程，如图1所示，卷板工艺过程由预弯——对中——卷圆——矫圆过程组成。卷圆工艺过程分析:上辊万能式卷板机的下辊为固定间距，上辊为万能式，可实现升降及前后移动，上辊升降由液压缸驱动，前后位移由电机驱动，下辊由主电机经减速器后驱动，因此具备数字控制的整机条件。
图1 卷板成型工艺过程
2.1 预弯
板料卷制时，平板两端各有一段长度,由于没有接触上辊不发生弯曲，称为剩余直边。为了避免板料从工作辊间脱出，实际剩余直边常比理论值大。对称弯曲时为(6～20)￡(￡一板厚)，非对称弯曲时为对称弯曲的1／6~1／10。由于剩余直边在矫圆时难以消除，并造成较大的焊缝应力及设备负荷，容易产生质量和设备事故，故卷制前必须对板料进行板边预弯，使剩余直边接近理论值。本机是非对称弯曲，具有预弯边的能力。
2.2 对正
对正的目的是使工件母线与辊轴线平行，防止产生扭斜。
2.3 卷圆
卷圆的方式分为一次进给与多次进给。冷卷回弹量显著，需加一定的过卷量。
2.4 矫圆
轿圆一般分为三个步骤。
（1）加载。根据经验或计算将辊筒调到所需的最大矫正曲率位置；
（2）滚圆。将滚筒在矫正曲率下滚卷l～2圈(着重滚卷近焊缝区)，使整圆曲率均匀一致；
（3）卸载。逐渐卸除载荷，使工件在逐渐减少的矫正载荷下多次滚卷。
2.5 技术参数和自动化要求
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表1 卷板机技术参数： | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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（2）自动化要求
3 电气自动化解决方案
3.1 自动化功能设计
从整个卷板工艺过程可以看出，需要电气控制完成的功能包括：
（1）位移量控制。根据操作人员输入的卷板弧线长度、弧线半径、板材材质参数，控制器自动计算卷板机各个运动部件在不同卷制阶段的理论位移量，例如一款机器是专为油罐车的罐壳的，那么只要把状态打到自动，找好开始原点，按下启动，一次自动成型，做好后下料结束后机器会自动复位到原点开始下一个产品，参见图2。
图2 卷板位移量控制
（2）上辊（卷板辊）升降位置控制。根据理论计算，控制下辊旋转驱动电机（恒速度）、上辊横向移动电机（在压直边时用）和升降液压缸控制阀协调工作，自动完成预弯、对中、卷圆、矫圆全过程。对于油罐车的罐体由于采用了对称式三辊控制，只要控制上辊的升降位置就可以了。
图3 卷板尺寸设计参考
3.2 卷板辊运动控制原理设计
卷板尺寸设计参考参见图3。
（1）设计条件（mm）。需要卷取材料的弧线半径为R；下辊的半径为r=95；两下辊的中心距的一半为S=180；板材的压下量为h;上辊原点距离下辊上平面的高度为L
(2)几何数学推导。
根据图3：
(R+r)2=s2+(R-h+r)2
得到：
上辊每次在做产品之前处于原点，我们只要控制上辊在二维平面的坐标就可以了，即控制y= h+L就可以了。
其中R为工艺设定值、L、D2为已知恒定值，带入就可以得到h的值，在做不同的弧度的罐体时我们只要根据h=f(R)就可以控制上辊升降的切换，每段孤线的长度可以由装在下辊同心轴上的编码器来控制，根据反馈的脉冲来控制每段弧的起始和结束。
3.4系统框图设计
根据控制要求再选用电气产品，主要控制框图如图4所示。
图4 卷板机自动化系统框图
4 台达机电解决方案
4.1 设备选型
基于台达机电产品的系统解决方案主控平台设备选型参见表2。
表2 台达机电产品设备选型
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序号 |
名称 |
型号 |
数目 |
品牌 |
|
1 |
触摸屏 |
DOP-A10TCTD |
1 |
台达 |
|
2 |
PLC |
DVP-64EH00R |
1 |
台达 |
|
3 |
编码器 |
ES3-10CN8941 |
1 |
台达 |
|
4 |
光栅 |
|
3 |
国产 |
4.2 PLC的地址分配
