6ES7215-1HF40-0XB0性能参数

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  引言

    粗纱机适用于普梳和精梳棉型纤维，60mm以下的化学纤维及其它混纺纤维，将并条后的熟条加工成不同号数和捻度的粗纱，供细纱机纺制细纱。

    根据纺纱工艺的要求，粗纱机将棉条经罗拉牵伸后，由前罗拉出纱，进行加捻，然后按照卷装形成的要求，将纱卷绕在筒管上，由于前罗拉出纱速度是恒定的，而卷绕速度是随着卷绕直径的增大而降速，传统的粗纱机采用机械式锥轮变速机构，皮带在上、下锥轮上平行移动，达到改变卷绕和升降速度，完成粗纱卷绕成形。

    传统粗纱机主传动由一台交流异步电动机驱动，为了解决电机起动时升速太快引起粗纱的断头或者产生粗纱条干不均匀等质量问题，而在交流电机主回路中串联电抗器，实现电动机的软起动，另外在纺制不同品种需要改变全机速度时，由人工替换皮带轮方式实现变速，20世纪90年代中开始用新型的悬锭粗纱机逐步取代托锭粗纱机并在悬锭粗纱机上推广了变频调速，然而，由于锥轮变速传动速度的稳定性较差，操作难度大，易引起粗纱质量不稳定。因而多家厂商又推出了多电动机传动的新型粗纱机，有2台电机、3台电机、4台电机和7台电机传动的粗纱机，其中采用4台电机传动的粗纱机应用较普遍。

    2 主要的技术特征锭翼速度高速1500r/min～1800r/min锭数132、120、108等控制参数起动、停止时间控制（起动时间6s～16s，停止时间8s～3s），粗纱张力控制，即恒张力卷绕。

    3 传动高速悬锭粗纱机取消了传统粗纱机中的锥轮（俗称铁炮），成形机构、差动机构、摆动机构和换向机构等，还取消了捻度、升降、卷绕、张力、成形角度等变换齿轮，而采用4台电机分别传动牵伸罗拉（产生牵伸倍数），锭翼（使粗纱绕卷到纱管上），筒管（使粗纱产生捻度）和龙筋升降（完成卷绕形状）。罗拉、锭翼、筒管和龙筋升降分别为4kW、4kW、5.5kW和0.55kW交流异步电机传动，变频调速。采用4台电动机传动后，除简化了机械结构，取消了上述机构齿轮外，还降低了噪声，提高了车速，减少粗纱断头，增加单机产量（主机速度提高了30%以上）保证粗纱质量稳定，同时改变工艺简便、快捷。

    4 控制系统目前4电机传动的粗纱机控制有二种控制方案。

    种方案，采用PLC或PCC加触摸屏，通过RS-485通讯方式或CANBUS现场总线控制4台变频器和电动机的运转。

    第二种方案，采用单片机自制的专用控制器，通过RS-485通讯控制4台变频器和电动机的运转，此种方案造价低，但可靠性和通用性不如种方案。本文不详述。

    采用PLC可编程控制器或PCC可编程计算机控制器加触摸屏通过CANBUS现场总线控制4台变频器和相应电动机的运行速度，如EJK211型粗纱机全机控制采用了PCC加触摸屏和CANBUS总线的控制系统，系统原理框图如图1。图1粗纱机控制系统原理框图

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    该系统中PCC或PLC作为上位机，采用CAN通讯适配卡与CAN总线连接。CAN总线上的各部件（变频器等）必须具有CAN标准通讯接口。变频器（4台）采用共直流母线供电方式，共直流母线供电可以采用将4台通用变频器的直流电源相互并联方式或采用将一台变频器的直流电源供电给其余3台逆变器的方式。

    4 台电动机均带编码器实现速度闭环控制，保证高精度调速。

    PCC可编程计算机控制器通过CANBUS现场总线控制4台变频器和电动机按多个数学模型或根据实测粗纱张力进行控制。

    4台变频器和电动机按工艺所需的规律运转。例如锭翼卷绕速度随卷绕直径的增大而降速，保证恒张力卷绕。牵伸罗拉、锭翼、筒管和龙筋升降传动的4台电动机的运转速度按工艺要求，应保持一定比例关系，如牵伸倍数、粗纱捻度需改变，则绽翼速度，筒管速度也应相应的改变，4台变频器和电动机的频率和转速按工艺要求在触摸屏上设定，采用RS-485通讯方式输入PCC，再通过CANBUS总线控制变频器和电动机运转。

    触摸屏用于工艺参数的设定、修改、调用、储存和显示，设定、修改、调用和储存的工艺参数有高车速，粗纱支数、捻度、牵伸倍数，径向卷绕密度、轴向卷绕密度、卷绕系数、纺纱系数等，显示上述工艺参数外，还有单锭时产量，一落纱中纺纱累计长度，单班产量累计、各变频器的输出频率、电流、电压以及故障报警等。

    4.1共直流母线供电的变频调速

    多电机传动的粗纱机采用共直流母线供电的方式，主要有两种。

    （1）4台变频器的直流电路相互并联

    此种共直流母线供电方式如图2。将4台变频器的直流侧电路相互并联，在起动、升速、降速、停车过程中若M1和M4处于电动运行状态，M2和M3处于发电运行状态，其再生能量足以消耗在处于电动运行的M1和M4中，因而，直流母线的电压不会升高，各台电动机的转速比例关系可保持稳定。

    （2）将其中一台变频器的直流电源供电给其它三台逆变器

    此种共直流母线供电方式如图3。其中主变频器的整流桥容量需适当放大，以满足其余3台逆变器所需的直流电源。

    这两种共直流母线供电方式工作原理没有本质差别，只是第二种方式将整流电源做在主变频器内，其他3台变频器改为逆变器，这样简化了电路，降低了成本。

    粗纱机采用共直流母线供电的变频调速、获得较好的效果。例如，提高了牵伸罗拉、锭翼、筒管和龙筋升降传动电动机在升速、降速、起动和停止过程中的同步协调运作能力，如当全机一旦出现失电时，可以保持粗纱不断头。

    4.2CAN总线

    CAN总线是专门为传输短小，实时的控制信息而设计的适用于小范围分布式实时系统，如汽车是早采用CAN总线的行业，现在各种机械设备（包括纺织机械）楼宇自动化等广泛推广应用。CAN即是控制器局域网络，是一种总线式串行通讯网络，主要特征有。图2各变频器直流电路并联的共直流母线电路图 图3主变频器直流电源供其他逆变器的共直流母线电路图

    （1）采用多种方式工作，网络上任一节点均可在任何时刻主动向网络上其它节点发送信息，而无需占用地址等节点信息，因此可方便地构成多机备份系统，同时还可接收总线上的信息。

    （2）CAN的直接通讯距离大可达10km（对应速率5kbps以下），通讯速率高可达1Mbps（对应传送距离40m）。

    （3）CAN网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求，当两个以上节点同时向总线发送信息时，优先级低的节点主动退出发送，而高优先的节点可不受影响地继续传输数据。

    （4）CAN的通信介质可为双绞线，同轴电缆或光纤，选择较灵活。

    （5）CAN采用短帧传送，每帧的有效字节数为8个，传输时间短，受干扰的概率低，当节点出错时，可自动关闭，抗干扰能力强，可靠性高。

    5  结束语

    粗纱机是棉纺设备中的主要机台之一，近两年粗纱机年产量达4000台以上，配用变频器5000台以上，因目前销售还是单电机传动粗纱机占有较大比例，主要是价格较低，但多电机传动粗纱机已逐年增加，相信这是粗纱机的发展趋势

  随着汽车制造技术的发展，焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化成为必然的发展趋势。焊接机器人由于具有通用性强、工作可靠的优点，越来越受到人们的重视，目前，机器人系统已在轿车生产中得到广泛应用。某汽车生产集团与唐山松下产业机器有限公司共同开发的桥壳生产线，完全替代了其原有的手工生产线，成为目前国内自动化程度高的桥壳生产线之一。

生产线机器人系统的构成

该生产线主要用于轻型卡车车桥桥壳的生产，在选择生产线设备时，需要考虑的主要内容包括：

1、提高生产效率，满足用户生产要求，达到预期产量。

2、生产线柔性化，可实现短时间内在多个产品类型之间快速切换。

3、以高度自动化降低工人劳动强度，改善工作环境。

4、提升产品品质，增加用户产品在同行业内的市场竞争力。

在生产线中主要采用了“Y”形焊缝/三角板内焊缝焊接机器人工作站、机器人等离子切割工作站和弹簧座/减震器支架/法兰盘焊接机器人工作站。

机器人工作站

1、“Y”形焊缝/三角板内焊缝焊接机器人工作站。

图1“Y”形焊缝/三角板内焊缝焊接机器人工作站

根据桥壳“Y”形焊缝/三角板内焊缝的分布特点，采用三机器人同时施焊，这样可以有效控制焊接变形，并在很大程度上提高生产效率。该机器人工作站采用自动上、下料。作业时，待焊工件由自动输送线流入相应的位置，装卸工件处自动对中定位装置将其定位、举升分中装置分中并举升、电动卡盘夹紧，分中装置放松、举升装置落下，水平回转工位变换装置180°变位，将工件送入到焊接工位（同时将已焊接完成的工件送出到装卸位置），三台机器人系统开始自动焊接，上面“Y”形焊缝焊接完成后，气动翻转180°，三台机器人系统开始自动焊接另一面“Y”形焊缝。焊接结束后，水平回转工位变换装置再次180°变位，将工件送入到焊接工位轴向定位及举升装置举升并分中、电动卡盘松开，轴向定位及举升装置落下并退回，工件落在动力滚道上，由动力辊道后段将其送出工作站。同时，待焊工件由自动输送线流入相应的位置，开始进入下一循环。

2、机器人等离子切割工作站。

图2 机器人等离子切割工作站

采用机器人空气等离子切割机代替传统的手工火焰切割，切割速度快、切口表面光滑、垂直度好，切割效率有大幅度提高。该机器人工作站采用自动上、下料。作业时，待割工件由自动输送线流入相应的位置，自动对中定位装置将其定位、举升分中装置分中并举升、电动卡盘夹紧，分中装置放松、举升装置落下，机器人切割系统开始自动切割，上面切割完成后，气动翻转180°，机器人切割系统开始自动切割另一面。切割结束后，轴向定位及举升装置举升并分中、电动卡盘松开，举升分中装置退回并落下，壳体落在固定滚道上，由人工将壳体从固定滚道滚入线外， 一个循环结束。

3、弹簧座/减震器支架/法兰盘焊接机器人工作站。

图3 弹簧座/减震器支架/法兰盘焊接机器人工作站

根据该工件焊缝布局，采用双机器人同时焊接，可有效提高焊接效率、保证焊接质量。该机器人工作站采用自动上、下料。作业时，待焊工件由工装板自动输送线流入相应的位置，移载机将工装板上壳体夹持住并移到焊接夹具上，夹具自动分中并两端定位，夹紧两端，双机器人系统开始自动焊接。焊接结束后，夹具松开，分中装置退回，移载机夹持住壳体并移载到工装板自动输送线相应的位置，经检测开关确认后，工装板自动输送线移动并输送至下一工序，一个循环结束。

电器控制系统

1、采用日本三菱FX2N系列作为控制核心；

2、系统配有人机交互界面（触摸屏为PRO FACE），能够完成工作类型选择、运行状态显示、系统信息显示、手动控制系统、紧急停止、报警解除等操作；

3、具有保护气压力异常、PLC异常等异常情况的声光报警功能；

4、主要由系统控制柜、操作盘（触摸屏）等构成。
为了保证系统稳定可靠，PLC采用I/O与机器人进行信号交互和对系统夹具的控制，避免了外界干扰带来的影响。

机器人焊接与切割系统

机器人型号为Pana-Robot VR-006GⅡ，该型号具有6轴独立关节，运动平滑灵活，效率高、可靠性好，动作范围更广泛。在业内先采用装载bbbbbbs CE系统的控制器：大型液晶显示画面更加清晰，中英文显示，配备IT通信接口，可联网，使用64位CPU处理速度更快，通过选装多可控制27轴，标准存储容量更大（可达40000点），并可以与**的数字焊机通信，数字化设定焊接条件。高性能、数字化的机器人焊接系统具有焊接品质监测功能（CO2/MAG焊接时）、焊接摆动功能（6种类型）、再引弧功能（CO2/MAG焊接时）、粘丝自动解除功能（CO2/MAG焊接时）、搭接功能、焊枪校正功能及其它扩展功能。“Y”形焊缝/三角板内焊缝焊接机器人工作站中，三台机器人全部采用天吊安装模式，大大节省了工作站的空间，使得整个系统更加紧凑。

焊接电源的型号为YD-500RF2。唐山松下引进日本**的控制技术，开发生产的微机控制逆变式CO2/MAG半自动焊机采用了IGBT逆变整流电路，控制精度高、焊接稳定性强，适合碳钢、低合金钢、不锈钢等金属材料的CO2/MAG气体保护焊工艺。

切割机的型号为YP-100PS。唐山松下引进日本松下的YP-100PS空气等离子切割机采用S.C.R（晶闸管）控制高性能的空气等离子切割电源，额定负载持续率高达60%。其性能特点包括：

1、改进的新型割炬延长了割咀、电极等易耗品的使用寿命；

2、切割口窄小，切断面光洁美观、无挂渣，切割速度快、效率高；

3、加有引导电弧电路，由非转移到转移弧的瞬间引弧性能优异；

4、可采用接触式或非接触式切割方式，可手工切割和沿着轨道进行自动化切割，操作简便、性能稳定，且切割精度高（非接触式切割优于接触式切割）；

5、切割速度达10～330cm/min，钢板越薄，切割速度越快，当切割电流和切割速度达到佳配合时，切割口质量佳，效果好。

机器人工作站特点

作为整条生产线的核心工位，这三台机器人工作站的特点得到充分发挥，其主要包括：

1、机器人工作站的无人化操作。通过机器人系统与动力滚道和移载机配合，实现了上料、焊接和下料的自动化。系统故障自诊断可通过声光报警及故障代码显示。

2、机器人工作站的柔性化。

（1）工装夹具结构简单、适用范围广，在简单调整夹具后可以适应用户的所有工件。

（2）工装夹具与安装支座连接标准化，以适应柔性生产的要求。

（3）更换生产工件种类时，只需在触摸屏上选择相应的工件号即可，系统会自动调用相应的程序。

3、机器人工作站的安全性。

（1）采用全封闭式机器人防护房，配有烟尘净化装置。

（2）防护的安全门配有检测开关。在自动工作状态下，如果有人进入防护房内，机器人及变位机自动停止运转。
在桥壳生产过程中，松下机器人的应用于克服了以往手工焊接/切割中的不确定性因素对焊接/切割质量的影响，提高了产品质量和可靠性，降低了工人劳动强度，改善了工作环境，并且实现了焊接参数的在线调整和焊缝质量的实时控制。由于采用了三机器人、双机器人协调同时焊接，焊接效率大幅提高，焊接变形也得到有效控制。

，机器人系统的应用为汽车制造业大批量、高效率、高质量进行流水线汽车制造提供了有利保障。近年来，随着中国汽车制造产业自动化流水线作业方式逐渐普及，松下机器人系统在国内汽车制造业的应用得到推广，尤其在机器人焊接领域，为国内汽车制造业提供了强有力的技术支持。未来，我们将不断学习**技术，不断推出新产品，为中国汽车制造业的快速发展贡献自己的力量