高速冲压生产线虚拟轴同步控制系统研究

2022-02-15赵博孙刚吴明华陈晨一汽大众汽车有限公司

锻造与冲压 2022年2期

目前，大多数汽车企业冲压车间在规划新生产线时，都会采用更加节能、节拍更快的高速冲压生产线，但冲压生产线实际生产零件的速度不仅由冲压生产线最高节拍决定，还取决于零件造型、模具设计、自动化机械手通过性等多个影响因素。

大众汽车外覆盖件一般通过6 次冲压最终成形，各台压机之间通过自动化机械手进行零件抓取与传输。压机在连续运行过程中，自动化机械手一般需要在1.5s 内通过模具打开的空间，窗口期非常有限，实际生产过程中，经常会出现“上料侧压机打开空间不足”报警的问题，严重影响冲压模具节拍提升。本文通过对生产线高速生产过程中同步控制系统进行研究，优化控制方式，有效提升了冲压车间生产效率。

三是扎实推动配套政策法规的完善和落实。推动出台“节约用水条例”“水资源论证条例”等法规规章，严格落实水资源论证、取水许可等管理制度，强化水资源管理政策法规落实情况的监督检查，提升水资源管理执法监察能力。

冲压行业传统控制原理

传统冲压行业控制原理基本分为两种，第一种：断续生产线，自动化机械手完全移出压机区域后，压机启动一个循环，直至上死点区域，等待下一个循环命令；第二种：连续生产线，以第一台压机作为主轴进行连续生产，其他压机跟随第一台压机依次运动。

传统教学模式的出发点，在教学中忽视了学生的主体地位，没有很好地解决“学生如何去学”这一问题，导致学生在被动学完课程后仍不能熟练地综合应用课程的内容、原理和方法。学生主动性不足，必然导致学习效率不高。

由于角度ɑ 是针对RB 自动化机械手送料后移出压机区域时计算得出的，压机从上死点启动过程中，RB 自动化机械手处于安全区域。所以在处理此问题中，引入一个随轨迹角度变化的安全角度的概念，代替GMotion 生成的极限安全角度ɑ。

正常情况下压机角度波动不会超过ɑ，所以设备完全有能力正常运行，而实际上出现了报警。通过分析Scope 软件监控到的实时数据(图2)可以得出，“上料侧压机打开空间不足”发生在压机1 停止循环再次启动之后。

她应该是在翼面上涂刷了某种特殊的材料，青辰猜测着，这种材料成膜后十分光滑，能够减轻翼面飞行时受到的水平方向上的空气阻力。

报警处理过程：生产线开始正常生产后，在生产过程中出现空循环并再次启动跟随时，会出现“上料侧压机打开空间不足”的报警，报警频率非常高，导致零件需要降节拍生产。根据报警查看程序，此处逻辑控制是监控压机的角度与VM 虚拟轴角度差值不能超过GMotion 计算出来的极限安全角度ɑ。

生产线同步控制系统的优化措施及效果

虚拟轴严格按照设定速度转动，压机为飞轮储能，第一次启动时会随虚拟轴进行速度调整。在模拟RB自动化机械手运行轨迹时，已经生成了压机与虚拟轴的极限偏差角度，如果压机与虚拟轴偏差角度超过允许的极限偏差角度，就会触发“上料侧压机打开空间不足”报警，防止RB 自动化机械手与压机发生碰撞。当整线15spm 运行时，检查机制要求压机调整所需的时间更短，抖动更小，但实际情况是整线速度越快，压机调整时间越短，抖动越大，从而造成“上料侧压机打开空间不足”的报警频发，经常发生设备停机的情况，降低了生产线开动率。

虚拟轴原理: 在自动化控制软件TwinCAT 中引入一个虚拟主轴，虚拟主轴代替压机1 作为主轴，相比实轴跟随的连续生产线，虚拟主轴旋转更平滑，无波动，不会因为负载的变化而不稳定，如图1 所示。

在压机没有出上死点区域时，GMotion 运算的数据就已经开启轨迹激活检查，压机角度为323°即刚刚出上死点区域(压机1 的308°～323°为上死点区域)，此时压机追赶超过VM 虚拟轴3°，达到报警阀值，报警激活，设备由于报警整线停机。

关于连续生产线，压机同步控制的方式又分两种，一种是实轴跟随控制，这种控制方式会产生空压模具的情况；另一种是虚拟轴控制，这种控制方式不会产生空压模具的情况。但这种控制会产生一个新的问题，压机因为其本身做功特性的原因，会产生与虚拟轴不同步的情况，此时系统会报警：“上料侧压机打开空间不足”，这是本文阐述的重点。

通过这个功能块，将安全角度由常量转化为线性变量，此变量在RB 自动化机械手进入压机区域时即刚刚激活检查时为最大值，然后随着RB 自动化机械手进入压机区域而减小，直到RB 自动化机械手到达放料点时数值变化到GMotion 的极限安全角度。

“确认过眼神”一般与后半句“是xxx的人”一起出现，用来表达爱意或吐槽。“确认过眼神，你是对的人”本出自林俊杰歌曲《醉赤壁》，一位微博网友发表的“确认过眼神，你是广东人”的文章，吐槽广东人过年红包面额小，使得网络上掀起一场造句“竞赛”，如“确认过眼神，你是我不想理的人”等。

分析优化改进之后的Scope 监控数据(图3)，可以看出安全角度发生变化，此改进解决了“上料侧压机空间打开不足”的报警问题，减少了冲压生产线大量停台的同时，部分模具节拍由每分钟13 次提升至每分钟15 次，提升了冲压生产线的效率。