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磁致伸縮位移傳感器在精鍛機夾頭中的應用

來源:拿度科技 瀏覽量: 時間:2019-12-24 11:36

  

       精鍛機即徑向精密鍛造機,是一種高頻次的精密鍛壓設備,主要以工業控制計算機作為主控制單元,將 CNC 技術和數字控制技術相結合,通過對現場各傳感器采集的數值與各編碼器反饋數值進行模數轉換和計算,經主控單元與目標程序對比計算,輸出不同命令到液壓伺服油缸系統、液壓伺服馬達旋轉系統、氣動雙向運動機構等來實現目標程序所需的執行動作,統一組成精鍛機整體的閉環控制系統,實現精鍛機的全自動化高精度鍛造。鍛造基體分為主機和夾頭兩大部分,主機包含齒輪傳動箱體和鍛造箱體,齒輪傳動箱體用來實現 4 組大齒輪的鍛造動力的均勻分散傳動,鍛造箱體用來完成工件的均勻鍛造,主機兩側裝配有大位移、長度不等的夾頭,該夾頭的位移值準確,根據主機鍛造節奏可實時快速調節進給速度,從而完成工件的高質量的鍛造。
 
夾頭移動控制原理
    精鍛機工作時,一臺主電機驅動 4 組互對稱的錘頭對工件進行高頻次鍛打,同時主機兩側的夾頭夾持住工件,按照預設程序進行往返移動來完成工件的鍛造。由于每批次工件起始加工長度的多樣性以及工件材料的特殊性,對于不同直徑的工件,在不同道次鍛造時要設定不同的變形量以及進給速度,從而確保鍛造后工件的材料組織性能的一致性和穩定性。因此在整個精鍛機鍛造過程的控制中,對主機兩側夾頭軸向往返夾持移動有著非常嚴格的控制精度的要求,要求保證在 0.1mm 以內。精鍛機夾頭軸向移動實時控制系統由上位機、CNC 控制器、數模轉換板卡、液壓伺服閥、夾頭液壓油缸、磁致伸縮位移傳感器等組成,位移傳感器軸向安裝在夾頭基體下部的導軌外側,夾頭軸向移動由伺服液壓油缸進行推動。
 
    位移傳感器實時檢測夾頭的位移值,并作為反饋信號送入 CNC 控制器,CNC 控制器對目標位移值和實際反饋位移值比對計算后,輸出數字量控制信號,該信號經數模轉換板卡,把數字量信號轉換為模擬量信號,并輸出給液壓伺服閥,液壓伺服閥根據輸入信號的大小實時調節腔體液壓油流量的多少,從而驅動夾頭液壓油缸伸縮完成整個夾頭的軸向移動。精鍛機高精度的鍛造性能離不開夾頭軸向移動的高精度,而夾頭軸向移動的高精度就必然要求作為反饋環節的位移傳感器也擁有準確的檢測性能和特性參數。根據位移傳感器的測量原理,常見的位移傳感器大致可分為磁致伸縮式、差動變壓器式、電感式、編碼器式、超聲波式和電阻式等。考慮到工業現場電磁干擾的復雜性,溫濕度情況不穩定、現場震動大及油污粉塵多等惡劣因素,尤其是精鍛機主機兩側夾頭 5m和 7m 長位移數值的實時準確的檢測需求,通過綜合考慮,選用了磁致伸縮位移傳感器作為核心測量元件。該傳感器的感應元件與測量介質之間不直接接觸,長期使用后不存在磨損的情況,且線性度高、遲滯特性和重復性好、可靠性高,非常適合工業鍛造現場的使用環境,諸多優點完全優于其它類型的位移傳感器,這些就嚴格保證了精鍛機夾頭移動位移的實時穩定的檢測效果。
夾頭位移檢測原理
     夾頭位移檢測由磁致伸縮位移傳感器來實現,其分為波導管、電路單元和位置磁鐵 3 個部分。波導管由可彎曲的柔性外管保護并封裝成一體,沿軸向安裝在夾頭床身下方的不銹鋼套管內;電路單元固定在夾頭床身端部;位置磁鐵安裝在精鍛機夾頭基體下部,跟隨夾頭基體一起軸向往復移動。當夾頭末端的電路單元對波導管施加一定的電流激勵脈沖后,電流脈沖就沿波導管向鍛造主機方向傳播,伴隨產生一個圍繞波導管的環形磁場,與此同時,夾頭基體上的位置磁鐵也會產生一個平行于波導管的磁場。根據磁致伸縮效應,在兩磁場相遇處會產生扭力應變脈沖,這個應變脈沖以固定速度分別向波導管兩端傳播,其中傳播到主機箱體側無用的波被端部的阻尼消除掉,而有效的返回脈沖傳播到電路單元內部參與計算,從而計算出位置磁鐵的位移。精鍛機主機右側夾頭選用的是磁致伸縮位移傳感器,完全滿足夾頭雙向移動時對精度檢測的實時要求。
 
 
  磁致伸縮位移傳感器在精鍛機夾頭位移檢測中的應用,保證了設備運行的高精度和可靠性,節約大量寶貴的維修時間和檢修成本,加快了進口設備技術的消化吸收與改造的步伐,促進了后續的設備管理與維修工作。


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