1 引言 卷板機是鍛壓加工設(shè)備。卷板機主要用于工業(yè)容器罐、壓力管成型加工等機械冷加工領(lǐng)域，要求成型一致性好，弧線規(guī)范，焊接縫口連接好。傳統(tǒng)上工業(yè)容器罐由人工逐段的憑經(jīng)驗操作壓輥成型。由于天然氣管道、油罐車的需求量增加，傳統(tǒng)的生產(chǎn)已經(jīng)滿足不了市場的要求，需要全自動化的機器實現(xiàn)規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。 2 工藝分析 卷板工藝是利用卷板機對板料進行連續(xù)3點彎曲的成型過程，如圖1所示，卷板工藝過程由預(yù)彎——對中——卷圓——矯圓過程組成。卷圓工藝過程分析:上輥萬能式卷板機的下輥為固定間距，上輥為萬能式，可實現(xiàn)升降及前后移動，上輥升降由液壓缸驅(qū)動，前后位移由電機驅(qū)動，下輥由主電機經(jīng)減速器后驅(qū)動，因此具備數(shù)字控制的整機條件。 2.1 預(yù)彎 板料卷制時，平板兩端各有一段長度,由于沒有接觸上輥不發(fā)生彎曲，稱為剩余直邊。為了避免板料從工作輥間脫出，實際剩余直邊常比理論值大。對稱彎曲時為（6～20）￡（￡一板厚），非對稱彎曲時為對稱彎曲的1／6～1／10。由于剩余直邊在矯圓時難以消除，并造成較大的焊縫應(yīng)力及設(shè)備負荷，容易產(chǎn)生質(zhì)量和設(shè)備事故，故卷制前必須對板料進行板邊預(yù)彎，使剩余直邊接近理論值。本機是非對稱彎曲，具有預(yù)彎邊的能力。 2.2 對正 對正的目的是使工件母線與輥軸線平行，防止產(chǎn)生扭斜。 2.3 卷圓 卷圓的方式分為一次進給與多次進給。冷卷回彈量顯著，需加一定的過卷量。 2.4 矯圓 轎圓一般分為三個步驟。 （1）加載。根據(jù)經(jīng)驗或計算將輥筒調(diào)到所需的最大矯正曲率位置； （2）滾圓。將滾筒在矯正曲率下滾卷l～2圈（著重滾卷近焊縫區(qū)），使整圓曲率均勻一致； （3）卸載。逐漸卸除載荷，使工件在逐漸減少的矯正載荷下多次滾卷。 2.5 技術(shù)參數(shù)和自動化要求 （1）卷板機技術(shù)參數(shù)參見表1。 （2）自動化要求 •獨特的彎曲工藝，高精度端部預(yù)彎，連續(xù)彎曲無后角，彎曲過程數(shù)字控制。 　 •人機對話控制界面，高效智能操作。 　 •物理彎曲工藝軟件，人機對話窗口，彎曲過程自動補償。 　 •豐富的彎曲形狀。 　 •具有卷制Ｏ型、Ｕ型、多段Ｒ等不同的形狀。 3 電氣自動化解決方案 3.1 自動化功能設(shè)計 從整個卷板工藝過程可以看出，需要電氣控制完成的功能包括： （1）位移量控制。根據(jù)操作人員輸入的卷板弧線長度、弧線半徑、板材材質(zhì)參數(shù)，控制器自動計算卷板機各個運動部件在不同卷制階段的理論位移量，例如一款機器是專為油罐車的罐殼的，那么只要把狀態(tài)打到自動，找好開始原點，按下啟動，一次自動成型，做好后 下料結(jié)束后機器會自動復(fù)位到原點開始下一個產(chǎn)品，參見圖2。 （2）上輥（卷板輥）升降位置控制。根據(jù)理論計算，控制下輥旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機（恒速度）、上輥橫向移動電機（在壓直邊時用）和升降液壓缸控制閥協(xié)調(diào)工作，自動完成預(yù)彎、對中、卷圓、矯圓全過程。對于油罐車的罐體由于采用了對稱式三輥控制，只要控制上輥的升降位置就可以了。 3.2 卷板輥運動控制原理設(shè)計 卷板尺寸設(shè)計參考參見圖3。 （1）設(shè)計條件（mm）。需要卷取材料的弧線半徑為R；下輥的半徑為r=95；兩下輥的中心距的一半為S=180；板材的壓下量為h;上輥原點距離下輥上平面的高度為L （2）幾何數(shù)學(xué)推導(dǎo)。 根據(jù)圖3： 上輥每次在做產(chǎn)品之前處于原點，我們只要控制上輥在二維平面的坐標(biāo)就可以了，即控制y= h+L就可以了。 其中R為工藝設(shè)定值、L、D2為已知恒定值，帶入就可以得到h的值，在做不同的弧度的罐體時我們只要根據(jù)h=f（R）就可以控制上輥升降的切換，每段孤線的長度可以由裝在下輥同心軸上的編碼器來控制，根據(jù)反饋的脈沖來控制每段弧的起始和結(jié)束。 3.4系統(tǒng)框圖設(shè)計 根據(jù)控制要求再選用電氣產(chǎn)品，主要控制框圖如圖4所示。 4 臺達機電解決方案 4.1 設(shè)備選型 基于臺達機電產(chǎn)品的系統(tǒng)解決方案主控平臺設(shè)備選型參見表2。 5 結(jié)束語 根據(jù)國家十一五規(guī)劃預(yù)測市場前景，隨著天然氣管道、油罐車的基本建設(shè)投入計劃，傳統(tǒng)的卷板成型生產(chǎn)工藝已經(jīng)滿足不了市場的需求量增速，需要全自動化的機器裝備。南通海安是全國卷板機機械廠的集中產(chǎn)地，地區(qū)的市場量在500套左右。在電氣自動化領(lǐng)域具有一體化電氣自動化平臺能力的臺達產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢比較突出，觸摸屏——PLC集成方案配置在經(jīng)濟性與控制技術(shù)先進性的平衡方面可以為客戶的投資提供更好的回報。