巧用变频器第二功能改进机床的调整电路

2022-09-12

机床的设计中存在广泛的行程定位信号反馈问题, 在这类问题中, 如果采用一般的交流电源供电, 由于行程的方向性取决于电源的供电相性, 可能会导致原有的限位装置失效, 因此控制供电电源的相性是必要的。针对电路设计中出现的相序识别问题, 本文作者探讨了用变频器解决相序识别问题并利用其第二功能同时控制2台电机变频调速的问题, 以求在降低成本的同时提高机床的使用性能。

1 相序问题和调速的例子

3MZ6230滚子凸度超精研机是一种无心贯穿式给圆柱或圆锥滚子超精的机床, 原理是让滚子从一对带凸度段的双曲导辊中间穿过, 上方加油石以一定的压力并以一定的频率震荡研磨。工艺调整需要振荡机构能够方便的升降, 给机床后面加了一个由电机拖动振荡机构升降的装置, 并在其上下各加一个行程开关防止碰撞。

此电路中, 采用了一个由-KM3和-KM4连锁组成的可逆接触器。正常情况下, 按住“上升”按钮-SB0, -KM3吸和, 电机正转, 振荡机构上升;按住“下行”按钮-SB1, -KM4吸和, 电机反转, 振荡机构下降;接近开关-SQ1和-SQ2在振荡机构到达“上”“下”限位时起作用, 实现振荡机构的点动升降。

此电路初步解决了升降问题, 然而升降电机不能调速, 需要选择的电机要求比较苛刻——要使用减速比合适而且力矩满足要求的电机, 而且要求供电的相序符合预期的“升”和“降”。如果反相, 两个接近开关不再起作用, 会让行程开关撞上顶块, 将行程开关撞坏。如果及时发现, 调换一下相序就可以解决, 然而用户在不明白情况下试机, 极有可能会导致机床故障。

此种方法要求用户能识别并及时矫正相序, 在机床应用中是不合适的。而自动识别相序的装置大多价值不菲, 而且不能解决升降速度不可调节的问题。根据出现的问题和要达到的效果, 采用变频器是一个合适的选择。

2 变频器的应用

变频器是把工频电源 (50Hz或60Hz) 变换成各种频率的交流电源, 以实现电机的变速运行的设备, 其整流电路将交流电变换成直流电, 直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波, 逆变电路将直流电再逆成交流电。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。它本身的特性使它不受输入电流相序的影响。

利用变频器输出电流不受输入电流相序干扰的特性可以免去相序识别的困扰, 而且还可以对升降电机进行调速。然而如果给这台电机加一台变频器则大大增加了成本, 原有的电气箱空间也会非常紧张。

考虑到调整升降和振荡不会同时进行, 能不能用一台变频器控制这两台电机呢?经研究, 确定了这种方案的可行性。

综合考虑成本和使用性能, 改进的电路如图1所示。

-S1为转换开关, -SB4为“振荡架升”按钮, -S B 5为“振荡架降”按钮, -S B 8为“振荡停止”按钮, -SB9为“振荡开始”按钮, -SQ1为“上”行程开关, -SQ2为“下”行程开关。

此电路中振荡电机和升降电机通过一个转换开关由同一台变频器驱动。此处两台电机参数不同, 所以需要根据电机参数分别设置变频器的参数, 这要用到变频器的第二功能。

此方案中使用的是三菱FRS-540变频器, 自身带有第二功能, 它是指根据对变频器不同参数的设置, 使两台电机都能由同一台变频器供电正常运转。

此方案首先考虑的主要相关参数有:P 9为电子过流保护, H 7为第二电子过流保护, P 7为加速时间, P 8为减速时间, P 4 4为第二加减速时间, P 4 5为第二减速时间, P 4 7为第二V/F (基波频率) , 另外还要在使用变频器端子RL、RH、RM其中之一的情况下设定P 6 0~P 6 2。如果应用在其他案例中, 可能需要设置其他参数。

不难看出, P 9和H 7是两个电机的保护电流, 而P7和P44, P8和P45分别是两个电机的加减速设定时间。

-S 1是变频器用途为振荡机构升降或者振荡电机运转的转换开关, 默认为常闭, 即默认功能为振荡电机用, 需要调整升降时, 扳动转换开关, 就转到升降功能。在两种功能中, 都可以用这个变频器的调速旋钮-R P 1进行调速控制。

3 结语

机床的调整中位置的调整最为常见, 加之变频器在机床中的普遍应用, 使上面我们讨论的问题具有普遍性。本方案利用变频器自身不受外部相序干扰的特性, 通过使用变频器的第二功能, 分时控制两台电机。在不增加成本的同时, 实现了预期的目的。而且改进以后升降电机也可以通过变频器进行变速, 大大改善了机床的使用性能。

摘要：本篇论文针对3MZ6230滚子超精研机升降机构中出现的问题进行了分析, 首先解决了机床升降机构中的动力电机电源的相序判断问题, 然后根据机床的特点使用变频器的第二功能实现了一台变频器控制双电机的功能, 提高功能的同时降低了成本。

关键词：相序,变频器,第二功能