新型门窗试验机的研发南昌

2022-07-29

新型门窗试验机的研发

新型门窗试验机的研发 2011年12月09日来源：新型门窗试验机的研发相关行业: 建材相关产品: 伺服，PLC 2003-08-21 一：引言

塑钢门窗近几年在国内方兴未艾，传统塑钢门窗都是推拉窗，但推拉窗气密性和开启方式等方面存在一系列不便和缺陷，而随着人们生活水平的提高，平开翻转窗开始进入市场。平开翻转窗和推拉窗的结构区别在于五金件上，目前国内平开翻转窗五金件主要从国外进口。北新建材(集团)有限公司2001年在国家经贸委的支持下上马全国第一条全自动门窗五金冲压线，对于生产出来的五金件质量的寿命检测是一个新的问题。

五金件质量的寿命检测目前国内没有标准，我们参考欧洲的标准主要有以下几方面要求：

1：开启寿命：要求不低于50000次，动作要求模拟人工开启门窗，即先平开，执手在第一开关位置时（如图1中位置），为起始位置。逆时针转动90。到平开位置，水平向外平开，窗扇开启大约35。(以平开转轴位置为轴心)，然后关闭窗扇，将执手顺时针旋转90。到关闭位置；平开动作结束，执手回到第一开关位置时，再将执手逆时针转动180。到上悬位置，向外、向下拉平开上悬，窗扇开启大约15。(以平开下转轴位置为轴心)，然后关闭窗扇，将执手顺时针旋转180。到关闭位置；此平开与上悬为一个动作周期，为一次平开上悬开启。

2：开启频率：检测频率为5次/分

3：开关门窗力不大于100N，开启执手力矩不大于1N.m; 据笔者在国内和欧洲五大五金件生产厂参观的结果看，主要是用气缸来实现以上动作，虽然基本可以实现动作，但如果窗型复杂，这种设备适用的灵活性和方便性极差，我们考虑用伺服电机和滚珠丝杠来实现以上动作并克服其弊端，设备已调试完毕，运行效果良好。

二：系统设计

1．系统结构

上面如1图是我们要用来做实验的窗体图。

其中1为平开转的方向

2为上悬转的方向

3为执手，如图执手在第一开关位置，即窗户关闭的位置

下面如2图是设备的结构简图

2图中1，2号为伺服电机，其中1号电机用于转把手，2号电机用于推拉窗户，2号电机的出轴用的是丝杠。1，2号电机的出轴分别加装扭力和拉力传感器，图中3的长杆作用于窗善的执手处，

2．系统工作原理

我们用两台伺服电机，这里我们选用了三菱公司的MR-J2S-A型伺服电机，一台用于开执手，一台用于开窗扇，用三菱公司的FX2N型PLC控制整个系统的协调工作，系统的状态由触摸屏来显示和调整，如工作频率和次数的设定，实际工作次数、系统故障原因及拉力和扭力的显示。拉执手的长杆在执手接头处有一类似于机器手的万向接，便于换向。

现将系统的工作流程描述于下：

1）在触摸屏上设定工作频率和次数和窗型大小。

2）在操作台上选定是要进行平开检测还是要进行平开上悬开检测（以下以平开上悬为例描述），启动任务，系统开始运行。

3）首先1号伺服将执手逆时针旋转90º到平开位置，即将执手置于水平位置。

4） 2号伺服沿丝杠方向将窗扇通过执手往外平开，窗扇开启大约35。(以平开转轴位置为轴心，即1图中的2处)。

5） 2号伺服沿丝杠方向将窗扇通过执手往里关上。

6） 1号伺服将执手顺时针旋转90º到关闭位置，即起点位置。以上完成一次平开检测。

7） 1号伺服将执手逆时针旋转180º到上悬位置，即和窗扇平行位置。

8） 2号伺服沿丝杠方向将窗扇通过执手往外平开，窗扇开启大约15。(以平开下转轴位置为轴心，即1图中的1处)。

9） 2号伺服沿丝杠方向将窗扇通过执手往里关上。

10） 1号伺服将执手顺时针旋转180º到关闭位置，即起点位置。以上完成一次平开上悬检测。

以上是实验机的工作流程，由于窗型大小不一，窗扇开启35º时，2号伺服沿丝杠方向行走距离不一样，所以每次实验开始必须要在触摸屏上选定窗型大小，另外有外平开和平开上悬窗户的区别，它们的工作流程也不一样，所以要在工作前选好，否则会损坏五金件。

三：硬件设计

根据系统工作原理和工艺要求，为了使系统具有广泛的灵活性和适用性，电气系统图如图3。

PLC共50点，其中30点输入，20点输出，为了节约成本，考虑到本系统的特性，我们用2块单轴位控模块来控制两个伺服电机，触摸屏和PLC间通过RS232串口通讯，由于工艺要求在开关窗户时需要测量扭执手和拉窗扇的力，便于分析五金件损坏的原因，我们分别在两个伺服电机的出口装了拉力和扭力传感器，传感器的信号给称重仪进行变送输出，称重仪可以设定拉力或扭力的上限值，通过开关点输出给PLC，而工艺要求在触摸屏实时显示拉力和扭力值，我们用触摸屏的RS485口和两台称重仪RS485口实时通讯，方式是根据地址和它们分时进行。另配微打随时打印拉力值和扭力值，微打和触摸屏的LPT口直接相连。

由于伺服电机的特殊性，每工作一段时

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