基于NC控制的复杂构件用布料机的研制

发布时间：2020-07-15 11:55

【摘要】：近几年我国住宅工业化的进程不断推进,在装配式建筑这一新的建造模式推动下混凝土预制(PC)构件的发展进入了一个崭新的时代。PC构件实现柔性化生产是预制装配建筑技术的必然趋势,也是制约住宅工业化进展的关键所在。数控布料机作为混凝土预制构件生产线中的关键智能设备之一,对混凝土预制构件柔性化生产的实现具有十分重要的作用。而目前国内布料机在柔性化生产方面无法满足需求,生产的PC构件的质量和产量也无法得到保障。为了适应市场的发展需求,本文设计了实现复杂构件精确布料的数控布料机。本文首先确定了布料机布料厚度与运动参数的关系,并建立布料效率与运动参数和布料厚度的数学模型,通过优化模型求解得到:在塌落度一定的情况下对布料厚度小于h_0布料时要使布料效率最高则料斗移动速度取最大值通过控制螺旋分料轴转速来完成相应布料厚度;当布料厚度大于h_0厚度时要使布料效率最高则螺旋分料轴转速取最大值通过控制料斗移动速度来完成相应布料厚度。并进行分层布料对比,结果显示在一定厚度内一次性完成布料的布料效率最高,大于这一厚度时采用分层布料的布料效率更高且厚度越大相应的分层布料的次数越多。并通过实验的方式进行验证,得出实验数据符合上述结论。然后在满足布料效率与运动参数和布料厚度的数学模型的基础上对数控布料机的结构及控制系统进行设计。结构设计方面主要围绕布料机的分料轴机构、仓门机构、行走机构和升降机构进行设计,以满足模型的建立以及提高布料位移精度和针对复杂构件布料的可调性等。控制系统选用“PC嵌入NC型”架构,选用新代HC10C-S一体化运动控制器通过伺服电机来控制大车走行和小车走行以及八个螺旋分料轴和一个搅拌轴的旋转,通过电磁阀来控制油缸实现料斗的升降以及八个仓门的开合,并对伺服电机、伺服驱动器和检测元件等进行设计选型。对控制系统的软件部分的设计主要是PLC程序、人机界面和远程监控系统的设计,实现数控布料机远程监控等功能。最后对数控布料机如何实现复杂构件布料进行路径规划。
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU64
【图文】：

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-3-图 1-1 Elematic 公司生产的布料机公司(Vollert)是德国一家实力雄厚的过 88 年的成功经验。其生产的布料式上基本可以满足复杂构件的布料需操作。

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图 1-2 Vollert 公司生产的布料机EBAWE Anlagetechnik GmbH)是德国生产钢家之一，在研发、设计和制造可直接交付，拥有五十多年的丰富经验，其预制构件4]。如图 1-3 所示是 EBAWE 公司研制的布无法实现升降调整之外，在精确布料和定

布料机,仓门

图 1-3 EBAWE 公司生产的布料机究现状机研制起步较晚，但近年在国家大力提倡装配国多家工程机械生产厂家和研究机构对布料机8-41]。如图 1-4 所示为国内某厂生产的布料机，力落料及控制仓门开合的方式布料，此方法对

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