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CONTROL ENGINEERING China版权所有，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。

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　　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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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

　　表1 卷板机技术参数：

　　　（1）卷板机技术参数参见表1。

　　（2）自动化要求

　　·独特的弯曲工艺，高精度端部预弯，连续弯曲无后角，弯曲过程数字控制。

　　·人机对话控制界面，高效智能操作。

　　·物理弯曲工艺软件，人机对话窗口，弯曲过程自动补偿。

　　·丰富的弯曲形状。

　　·具有卷制Ｏ型、Ｕ型、多段Ｒ等不同的形状。

　　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www.cechina.cn，找好开始原点，按下启动控制工程网版权所有，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CONTROL ENGINEERING China版权所有，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