某廠生產(chǎn)的醫(yī)用鋁瓶蓋采用鋁帶料，在沖床上通過落料—拉深復(fù)合模，在一次行程中制成的。其自動送料裝置都采用前雙輥支撐、后雙輥拉料方式。后輥的間歇旋轉(zhuǎn)運動取自沖床曲軸的動作，靠連桿、棘輪-棘爪機構(gòu)實現(xiàn)。然而，某些沖床受結(jié)構(gòu)限制，外引這一機構(gòu)較困難，故我們采用了單片機控制的步進(jìn)電機帶動的自適應(yīng)送料裝置。

1　控制系統(tǒng)的組成

　　控制系統(tǒng)如圖1所示，選用了當(dāng)今*********的51系列單片機AT89C2051，它管腳少(僅20個)，外圍電路簡單，而功能很強，除帶有雙向串/并口、兩個16位內(nèi)部定時器外，還帶有2K電可擦寫的閃速EPROM(用于控制程序的駐存)、128字節(jié)的RAM(用于數(shù)據(jù)的存放)。外接晶振頻率可高達(dá) 24MHz，使單條指令的運行時間僅為0．5～1μs，可用于快速實時控制場合。外接電源為3～6V，適應(yīng)性強。另外，價格低廉，非常適合制作小型控制系統(tǒng)。

圖1　控制系統(tǒng)電路原理

　　本系統(tǒng)中的撥動開關(guān)用于設(shè)定送料的長度；S為沖頭行程開關(guān)，用于沖頭落下再抬起時給單片機發(fā)出開始送料信號；MC1413為驅(qū)動器，以提供給光電耦合器發(fā)光二極管足夠的工作電流；G為光電耦合器，以隔離強電對單片機的干擾；M為步進(jìn)電機。

2　控制系統(tǒng)工作原理

　　該系統(tǒng)上電后，首先置初始狀態(tài)，并從撥動開關(guān)中讀取送料長度的設(shè)定值，經(jīng)計算轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動步數(shù)后存入RAM中，使其作為步數(shù)存貯器。確認(rèn)沖頭落下并抬起后，單片機發(fā)出脈沖信號，經(jīng)功率放大，驅(qū)動步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動。該系統(tǒng)用軟件構(gòu)成環(huán)形分配器，并自動進(jìn)行升降速處理。當(dāng)步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動步數(shù)等于步數(shù)存貯器內(nèi)的數(shù)值時，步進(jìn)電機停止轉(zhuǎn)動，等待下次沖頭的落下后又抬起信號。程序框圖如圖2所示。

圖2　單片機工作的程序框圖

　　送料長度的調(diào)整，要求在斷電狀態(tài)下進(jìn)行，通過扳動撥動開關(guān)來完成。

3　步進(jìn)電機及其驅(qū)動(功放)

　　該裝置選用了75BF003步進(jìn)電機，3相、4A，步距角1.5°／3°，******靜轉(zhuǎn)矩為0.882N*m，空載起動頻率為1250Hz。
　　步進(jìn)電機驅(qū)動采用斬波恒流功率放大電路。圖3所示為其一相，其中W為步進(jìn)電機繞組，VT為大功率MOS場效應(yīng)晶體管，RS為檢測電阻，CP為比較器(當(dāng)RS上的電壓超過由電位器RP設(shè)定的電壓時，輸出跳變?yōu)楦唠娖?，F(xiàn)1為與非門，F(xiàn)2為反向驅(qū)動器，R1、D為VT關(guān)斷時W的能量泄放電路，R2、C為VT的保護(hù)電路。這種功放電路簡單、效率高、輸出轉(zhuǎn)矩大、運行頻率高。

圖3　斬波恒流功率放大電路

4　輥式送料機構(gòu)

　　該機構(gòu)工作原理如圖4所示。后輥用45鋼制造，外表面滾花，以增大摩擦力，確保送料精度。其中的下輥與步進(jìn)電機的輸出軸相連；上輥在彈簧作用力下壓在廢料及下輥上。前輥起張緊、定位作用，采用橡膠金屬復(fù)合輥，并打光處理，以防損傷鋁帶料表面。這種機構(gòu)簡單、實用。

圖4　輥式送料機構(gòu)工作原理

5　特點

　　該單片機控制的沖床送料裝置具有以下優(yōu)點：
　　(1)結(jié)構(gòu)緊湊，控制電路硬件少。
　　(2)抗干擾能力強，能適應(yīng)沖壓車間的環(huán)境。
　　(3)性價比高。
　　(4)控制部分采用了升降速處理，可以有效防止步進(jìn)電機失步。
　　(5)送料長度可寬范圍調(diào)節(jié)。
　　(6)圖1所示控制系統(tǒng)本身可作為可編程控制器，能用于其它工業(yè)控制系統(tǒng)中。