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摘要：企業(yè)設(shè)備更新是必要的，但是對于一些機(jī)械部分尚能使用的舊設(shè)備，通過對其電氣部分應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行改造，從而使這些設(shè)備煥發(fā)生機(jī)，也不失為一條技術(shù)改造的思路。本文通過詳細(xì)記述一例舊設(shè)備的改造過程，介紹了利用步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)對舊機(jī)床進(jìn)行改造的方法與步驟，供企業(yè)設(shè)備維修技術(shù)人員參考。
我公司是生產(chǎn)大型電力變壓器的企業(yè)，產(chǎn)品所用油箱鋼板的下料離不開大型切割機(jī)。下料車間有一臺專用于切割長條形鋼板的切割機(jī)，我們簡稱其為“直條機(jī)”。其電氣系統(tǒng)老化，故障頻出。這臺原產(chǎn)于80年代的數(shù)控氣割機(jī)，由于自身的一些電氣功能喪失，而最后改造成為現(xiàn)在這臺專用設(shè)備的。
隨著工廠產(chǎn)能提高，盡管新進(jìn)了幾臺數(shù)控切割機(jī)，但是仍不能滿足生產(chǎn)需要，購買一臺新的數(shù)控氣割機(jī)約需10萬元，從工件加工上看車間還需要有這樣一臺僅走直線的“簡易的數(shù)控氣割機(jī)”，為此，對一臺舊切割機(jī)進(jìn)行了改造。這臺設(shè)備的機(jī)械龍門架、機(jī)械傳動部分與氣割部分等基本完好，尚有使用價值，我們打算從電氣控制系統(tǒng)上對該專機(jī)進(jìn)行改造，提高其工作的穩(wěn)定可靠性。我們認(rèn)真分析了直條機(jī)目前使用的工藝參數(shù)，最終確定采用日本樂孜公司的步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)來改造。
一、 選型：
1、機(jī)械部分保留，將舊有步進(jìn)電動機(jī)及其驅(qū)動系統(tǒng)全部拆除并改造。
2、首先選配與機(jī)械部分密切關(guān)聯(lián)的電動機(jī)。根據(jù)原切割機(jī)Y軸電機(jī)采用的是120BF4-3型步進(jìn)電動機(jī)，靜力矩0.4Nm，步距角1.5/3°，脈沖當(dāng)量0.05mm/cp，我們選定滿足靜力矩大于0.4Nm的步進(jìn)電動機(jī) M28D44S，其靜力矩0.44Nm，4A/相，能滿足帶動機(jī)械負(fù)載的要求。
3、選配步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。根據(jù)M28D44S型步進(jìn)電動機(jī)，選配PD-0244M型驅(qū)動器能滿足步進(jìn)電動機(jī)的控制要求。該驅(qū)動器采用單極恒流斬波驅(qū)動方式，電源電壓DC 12~40V，輸出電流1~4A/相，最高響應(yīng)時鐘頻率500Kpps，使用溫度范圍0~40°C。
4、選配步進(jìn)驅(qū)動器的控制器。為了使步進(jìn)驅(qū)動器能夠?qū)崿F(xiàn)對步進(jìn)電動機(jī)的控制，控制指令是不可缺少的，但是這些指令必須變換成一定頻率的脈沖信號才能被驅(qū)動器接受來執(zhí)行。為此我們選配了脈沖源PG500A，以滿足對PD-0244M步進(jìn)驅(qū)動器的控制。PG500A是一個振蕩器信號源，它接收啟停指令、正反運行指令、速度設(shè)定電位等，輸出不同頻率的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)脈沖信號，用以控制驅(qū)動器工作。外部給定速度不同，則經(jīng)過PG500A處理后輸出給驅(qū)動器的脈沖的頻率也不同。外部速度指令輸入采用模擬量輸入1~5V，輸出時鐘頻率1~500 Kpps，其電源電壓DC 12~36V，使用溫度范圍0~40°C。
5、選配系統(tǒng)工作電源。分析以上步進(jìn)驅(qū)動器及脈沖源所需電源情況，我們選定了S-200-24V開關(guān)電源，它能為驅(qū)動器及配套脈沖源提供24V直流電源。
6、電氣系統(tǒng)構(gòu)成及原理圖示如下：
鈕子開關(guān)CW/CCW接通時設(shè)定電動機(jī)正轉(zhuǎn)，斷開則設(shè)定為反轉(zhuǎn)；鈕子開關(guān)START/STOP接通電動機(jī)啟動工作，斷開則電動機(jī)停止運行；調(diào)速電位器負(fù)責(zé)控制電動機(jī)運轉(zhuǎn)的速度。
二、安裝：
拆除舊步進(jìn)電動機(jī)更換新的步進(jìn)電動機(jī)，新步進(jìn)電動機(jī)與機(jī)械負(fù)載連接一定對中安裝。利用設(shè)備上原操縱臺內(nèi)部空間，將脈沖源PG500A、驅(qū)動器PD-0244M、開關(guān)電源S-200-24V三部分安裝到一塊鋁板上（稱為驅(qū)動板），在原操縱臺的面板上安裝調(diào)速用電位器、控制用鈕子開關(guān)，并重新定義其功能。為了便于今后的維修拆裝，將操縱臺面板的外引導(dǎo)線利用航空插頭來統(tǒng)一。為了不使驅(qū)動器在使用過程中過熱受損，在驅(qū)動板器件布局上動了一番心思，利用開關(guān)電源的風(fēng)扇吹驅(qū)動器，而且驅(qū)動器按要求加裝了散熱片。
三、調(diào)試：
如上圖所示。 事先將驅(qū)動器的ACOM、BCOM與電動機(jī)的ACOM、BCOM之間連在一起，中間串聯(lián)電流表。將PG500A外接的設(shè)定速度用電位器旋到最大，即令電動機(jī)轉(zhuǎn)速最高，調(diào)節(jié)PG500A上高速設(shè)定旋鈕使電動機(jī)達(dá)到實際所需的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)驅(qū)動器上“電機(jī)運行電流調(diào)整”，觀察電流表讀數(shù)為4A，即步進(jìn)電動機(jī)的相電流為4A。因為電動機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩正比于相電流，所以這樣調(diào)節(jié)之后保證，即令最高速時，亦能保證驅(qū)動電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩滿足0.44kgm，滿足帶動機(jī)械負(fù)載的能力。
四、運行效果：
改造后，經(jīng)過試車運行，各項加工指標(biāo)均達(dá)到了直條機(jī)生產(chǎn)的工藝要求，設(shè)備運行平穩(wěn)，操作方便，故障率大大降低，操作人員與維修人員都很滿意。整套改造，花費9000元，是購買一條新數(shù)控切割機(jī)費用的1/10。
本次改造是利用步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)對舊機(jī)床進(jìn)行改造的一次成功嘗試
