基于PLC和触摸屏的光纤预制棒加工专用机床改造.pdf

第 7期 2 0 1 3年 7月 组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术 M o d ul a r M a c h i ne To o l Au t o m a t i c M a nu f a c t ur i ng Te c hn i qu e NO ． 7 J u 1 ．2 0 1 3 文章编号 1 0 0 1 2 2 6 5 2 0 1 3 0 7 0 1 2 1 0 3 基于 P L C和触摸屏的光纤预制棒加工专用机床改造 李 勇波 ， 杨 扬 ， 何佳 ， 何珏 中国地 质大 学 机 械 与 电子信 息 学院 ， 武汉4 3 0 0 7 4 摘 要 针 对英 国 S G C o n t r o l s 公 司生产 的光 纤预 制棒 加 工 专 用机 床 纵 向移 动 为 手动 控 制 、 精度 和 平 稳 性 差等 问题 ， 采 用 P L C、 触摸 屏及 伺服 驱 动 器等 组 成 的控 制 系统 对其 进 行 自动化 改 造 ， 使 其 在 1 mm ／ mi n～1 0 0 0 mm ／ m i n之 间无极 调速 且移 动 速度 能在 运行过 程 中随 时改 变。通 过数 控 改造 ， 该 机床 能 实 现 由大尺 寸预 制棒加 工小尺 寸预 制棒 的 自动 控 制 ， 满足 光 纤 预 制棒 加 工 过程 中速度 均 匀、 可精 确控 制 、 扭 矩 可监控 等要 求 ， 加 工的光 纤预 制棒 外径 均 匀且质 量 高 ， 系统人机 界 面友好 。 关键 词 光 纤预 制棒 ； 触摸屏 ； 自动控 制 中图分类 号 T H 6 9 2 ． 9 文献标 识码 A The I m pr o v e m e nt o f Opt i c a l Fi b e r Pr e f o r m Pr o c e s s i n g S pe c i a l M ac hi ne To o l Ba s e d o n PLC a nd HM I L I Yo n g b o ，YANG Ya n g ，HE J i a ，HE J u e F a c u l t y o f Me c h a n i c a l ＆El e c t r o n i c I n f o r ma t i o n，C h i n a U n i v e r s i t y o f Ge o s c i e n c e s ，Wu h a n 4 3 0 0 7 4，C h i n a Abs t r a c t To i s s u e s i n c l u di n g ma n ua l c o nt r o l ，po o r p r e c i s i on a nd s t a t i o n a r i t y o f t h e l o n g i t u d i n a l mov e me n t o f t h e o pt i c a l f i b e r pr e f o r m p r o c e s s i n g s p e c i a l ma c h i n e t o ol ma nu f a c t u r e d b y Br i t i s h S G Co n t r o l s Co mpa n y，c o nt r o l s ys t e m wh i c h i s c on s i s t e d o f PLC ，HM I a n d S e r vo Dr i v e r i s us e d f o r a ut o m a t i c t r a ns - f o r ma t i o n o f t h e ma c h i n e，r e a l i z e s t e pl e s s s p e e d r e g u l a t i o n b e t we e n 1 mm／mi n a n d 1 0 0 0mm／ mi n a n d c a n c h a n g e s p e e d a n y t i me i n t h e r u n n i n g p r o c e s s ．Thr o ug h t h e n u me r i c a l t r a n s f o r ma t i o n，t h i s ma c h i n e c a n s a ris f y r e q u i r e me n t s i n c l u d i n g u n i f o r m s pe e d，s p e e d c a n b e p r e c i s e l y c o n t r ol l e d a nd t o r qu e c a n b e mo n i - t o r e d d u r i ng t h e p r o c e s s i n g of t he o p t i c a l f i be r p r e f o r m ，t h e o p t i c a l fib e r p r e f o r m p r oc e s s e d b y t h i s ma c h i ne i s hi g h q ua l i t y，d i a me t e r u n i f o r mi t y i s g o o d，m a n ma c h i n e i n t e r f a c e o f t h e s ys t e m i s f r i e n d l y． Ke y wo r dso p t i c a l fib e r p e r f o r m ；HM I；a ut o ma t i c c o n t r o l 0 引言 光纤在 光纤 通 讯 系 统 及 光纤 激 光 器 ⋯ 、 放 大 器 、 光纤传 感器 等 器 件 中有 着 广 泛 的应 用 。研 究 和 制 备新型光纤 的过程 是 首先 设计 波 导结 构 ， 然 后制 备 光 纤预制棒 ， 再加 工 、 拉 丝 ， 最后 进行 测试 分 析 。光 纤 的 内部结构在预制棒 中形成 ， 因而预制棒的制作是光纤 工艺中很重要的部分， 影响光纤的使用性能 。 应用于某单位的英 国 S G C o n t r o l s 公司的光纤预 制棒加工专用机床纵 向移动为手动控制、 精度和平稳 性差 ， 加 工的光纤预 制棒外径不 均匀 。针对 上述 问题 ， 本 文采 用触摸 屏 、 P L C及伺 服驱 动 器等组 成 的控制 系 统对该 专用机床 进行 自动 化改 造 ， 使其 在 1 m m ／ m i n～ 1 0 0 0 mm ／ m i n之间无 极调速 且 移动 速度 能 在运 行过 程 中随 时改 变 ， 实现预 制棒加工过程 中速度均 匀 、 速度 可 精确控制、 扭矩可实时监控等功能。 1 机械部分 的改造 1 ． 1 减 速箱 的选型 与 安装 由于该预制棒加工专用机床要求纵向传动扭矩 大 、 低速 性 能 好 ， 速 度在 1 m m ／ mi n时无 爬 行 现 象 ， 且 机床现场 空 间狭 窄， 因此 选用 侧 出 的 1 0 0 1减 速 箱 ， 如 图 1 所 示 ， 减 速 箱 空心 输 出轴 连 接 原手 摇 轮 输出轴 ， 侧出的轴安装伺服电机 ， 在满足设计要求的 前提下节省 了空间。伺服电机经减速箱减速后通过 齿轮齿条使该机床产生纵向移动 。 2 5 1 ． 伺服电机 2 ． 手脉 3 ． 减速箱 4 ． 齿轮 5 ． 齿条 图 1机 械 结 构 示 意 图 收稿 日期 2 0 1 3一 O 3一O 1 作者简介 李勇波 1 9 6 7 一 ， 男 ， 武汉人 ， 中国地质大 学机械 与电子信息 学院副教 授 ， 硕士 ， 研 究方 向为机 电一体化 与 自动控 制 ， Em a i l 1 3 9 8 6 2 9 0 0 3 9 1 3 9 ． c o rn。