Z8025冷芯盒射芯机芯盒移动机构原理、常见故障及排除方法

本文重点分析Z8025冷芯盒射芯机芯盒移动机构的工作原理，常见故障及排除方法，其中对芯盒移动机构自动运行西门子PLC程序做了详尽分析，对了解西门子程序，排除芯盒移动机构一般故障有一定的借鉴作用。

1、概况

芯盒移动机构是Z8025冷芯盒射芯机的一个关键部件，其示意图如图1所示，它主要由图1中的芯盒移动油缸3、工作台导轨4、芯盒移近到位接近开关2、芯盒移近变速位接近开关5、外导轨6、芯盒移出变速位接近开关9、芯盒移出到位接近开关8、芯盒小车7、下芯盒10、上芯盒1、图3至图16中的西门子PLC程序段组成，制芯时，下芯盒10装载在芯盒小车7上，芯盒移动油缸3运动，带动芯盒小车7从设备外运行至设备内部，到芯盒移近到位接近开关2亮时芯盒小车运行停止，小车停在工作台上（图略），工作台上升至予上芯盒1合模状态时停止，射砂机构（图略）经过上芯盒射入混好的树脂砂，射砂完毕后，射砂机构移出，吹气机构（图略）经过上芯盒1向芯盒中吹入100℃的三乙胺与压缩空气的混合气体，吹气完毕，工作台下降，下降到位后，芯盒小车移出，制芯工作完成。

2、液压原理

芯盒移动机构液压原理图如图2所示， 当图1中的芯盒小车7装在下芯盒10移进时，图2中的三位四通电液比例换向调速阀4工作在右位，油液从三位四通电液比例换向调速阀4右位流出，经过叠加式平衡阀3流出，流出的油液分两路，一路打开液控单向阀2，另一路进入油缸中活塞右侧，推动活塞向左运行，使油缸拖动图1中的芯盒小车7向设备内部的上芯盒下部已移进，油缸活塞左侧的油液经过三位四通电液比例换向调速阀4进入油箱（图略），从而实现芯盒移进的目的，芯盒小车移出时原理与移进相同，当图1中的芯盒小车7移进或移出到位时，三位四通电液比例换向调速阀4处于中位，左位与右位比例电磁铁失电，液控单向阀2关闭，油缸右腔中的油压低于平衡阀3的设定压力，油缸停止运动，芯盒移出时，叠加式平衡阀3作用调节压力，起到调节小车速度的作用，调节方法是手动调节平衡阀3的开度大小，从而达到调节小车速度的目的，芯盒移出时平衡阀3的作用是在回油路上形成背压，起到缓冲作用，防止形成液压冲击，手动调节平衡阀3开度大小可以达到调节背压压力的作用，三位四通电液比例换向调速阀4是通过从界面（图略）设定芯盒速度，进而设定比例阀功率放大器5电压大小，使三位四通电液比例换向调速阀4开度大小得以调节，从而达到控制芯盒小车运行速度的目的，三位四通电液比例换向调速阀4的功率放大器5电压范围是0V至10V，0V时开度小，10V时开度大，此时图1中的芯盒小车7速度大，速度设定为4位16进制数，速度设定范围是1000至FFFF（对应十进制数65535）,FFFF对应功率放大器10V电压。图2中的液控单向阀2、叠加式平衡阀3、三位四通电液比例换向调速阀4、功率放大器5均是日本油研公司产品。

图2 芯盒移动机构液压原理图

3、PLC控制原理

芯盒移动程序控制采用德国西门子PLC程序控制，具体如下：

3.1 芯盒移动手动运行PLC控制

如图3、图4所示，芯盒移进时，在按钮站上把“手动/自动”旋钮旋转至“手动”档位，开启油泵，转动旋钮，按“工作位”按钮，此时图3中的辅助继电器M100.3触点闭合，由于此时围屏门左右前门处于开到位状态，因此常开触点I10.1、I10.4闭合，这时中间继电器Q12.7得电，图2中的三位四通电液比例换向调速阀4右位电磁铁线圈得电，该比例调速阀4工作在右位，芯盒小车移进。芯盒移出时，转动旋钮，按“原位位”按钮，此时图4中的辅助继电器M100.4触点闭合，由于此时围屏门左右前门处于开到位状态，因此常开触点I10.1、I10.4闭合，这时中间继电器Q12.6得电，图2中的三位四通电液比例换向调速阀4左位电磁铁线圈得电，该比例调速阀4工作在左位，芯盒小车移出。

3.2 芯盒小车速度控制

芯盒小车在运行时分为低速运行与高速运行，从而实现芯盒小车的“慢、快、慢”运行步调，具体如下：

（1）芯盒移进与移出速度符号的区分：

图5 设定芯盒移进速度符号为负的补码指令PLC程序段

如图5所示，为了区分图1中的芯盒小车7移进与移出，规定芯盒移出速度符号为正，芯盒移进速度符号位负，为了实现此功能，图5中引入了补码指令，在按钮站界面（图略）上设定小车移进低速速度大小时，设定的4位16进制数进入图5中的MW28地址位。在按钮站界面（图略）上设定小车移进高速速度大小时，设定的4位16进制数进入图5中的MW30地址位，不管自动运行还是手动运行，I0.0常闭触点与常开触点均有一个闭合接通，整数补码器均处于启动状态，MW28、MW30中的4位16进制取反，分别输出给地址位MW60、MW62，此时该两个地址位中存储的速度值为负，从而达到区分芯盒移进与芯盒移出速度的目的。设定好芯盒小车速度后，接下来就是把各地址位中的速度值经过数模转换器DA（图略），在小车开始运行时，在各快或慢运行状态下数模转换器DA把4位16进制速度值转换为电压模拟信号，经过图2中的功率放大器放大后给图2中的三位四通电液比例换向调速阀4电磁铁线圈，从而达到调节小车速度的目的。

（2）芯盒小车速度清零

如图6所示，在芯盒小车停止状态，中间继电器Q12.6（芯盒移出）、Q12.7（芯盒移进）常闭触点处于闭合状态，这时经过MOVE传送指令，把十六进制0传送给PQW370，PQW370经过数模转换器DA（图略），把0值赋给图2中的功率放大器5，使功率放大器输出电压为0V，使图2中的三位四通电液比例换向调速阀4起始电压为零，这时该阀左右两端线圈电压为0V，处于完全关闭状态，保证芯盒小车可靠停止。

（3）芯盒小车低速与高速的控制：

图7 芯盒小车移进低速与高速速度值的控制PLC程序段

如图8所示，芯盒小车处于移进低速位分为两个状态，一个状态是图1中芯盒小车7在起点开始移进运行时的状态，此时芯盒移出变速位接近开关9接通闪亮，小车以低速开始移动，另一个状态是图1中的芯盒小车7快速运行至芯盒小车移进变速位接近开关5接通闪亮时的状态，此时小车由高速转换为低速。在这两个状态下，图11中接近开关I4.5或I4.6接通闭合，中间继电器Q12.7触点闭合，MOVE传送指令启动，把地址位MW60中的4位16进制低速速度值给外设输出地址位PQW370，PQW370中的数值经过扩展模块即数模装换器DA（图略）和图2中的功率放大器5后输出给图2中的三位四通电液比例换向调速阀4的电磁铁线圈，从而控制芯盒小车速度。芯盒移进状态高速位如图7所示，这时图1中芯盒小车7处于芯盒移进变速位接近开关5与芯盒移出变速位接近开关9之间，接近开关5、9均熄灭，I4.5、I4.6长常闭触点闭合，此时Q12.7芯盒移进中间继电器得电，触点闭合，这样，MOVE传送指令启动，把地址位MW62中的4位16进制高速速度值给外设输出地址位PQW370，PQW370中的数值经过扩展模块即数模装换器（图略）和图2中的功率放大器5后输出给图2中的三位四通电液比例换向调速阀4的电磁铁线圈，从而控制芯盒小车速度。

芯盒移出低速与高速速度值大小控制原理与芯盒移进相同，如图8所示，不再讨论。

图8 芯盒小车移出低速与高速速度值的控制PLC程序段

3.3 芯盒小车自动运行PLC控制

图9 移位寄存器每次移动位数设定PLC程序段

如图9所示，按下自动启动按钮I0.0，启动MOVE传送指令，把数值1赋值于MW116，即移位寄存器的每次需要移动位数，同时程序自动运行，自动运行程序如图10所示，M115.1辅助继电器闭合，下顶芯降，当下顶芯降到位后延时500毫秒后，T40定时器触点闭合，启动图11中的移位寄存器（SHL-DW），移位寄存器左移，辅助继电器M115.1断开，辅助继电器M115.2触点闭合，中间继电器Q12.7得电，常开触点闭合，芯盒自设备外起始位向移进，这时，图1中起始位的的芯盒移出变速位接近开关9由于闪亮，其常开触点I4.6闭合，图7中MOVE传送指令启动，把MW60内预先设定的低速速度值传送给PQW370，再经过数模转换器DA（图略）和功率放大器传送给图2中的三位四通电液比例换向调速阀4的电磁铁线圈，芯盒小车慢速运行。芯盒小车继续移进，越过图1中的接近开关9，接近开关9熄灭，其常开触点断开，常闭触点闭合，此时，由于芯盒小车还没有到达图1中的上芯盒1正下方，图1中的接近开关5也处于熄灭状态，其常闭触点I4.5处于闭合状态，这样，图中的MOVE传送指令启动，把MW62中预先设定的小车高速速度值赋值给PQW370，再经过数模转换器DA（图略）和功率放大器传送给图2中的三位四通电液比例换向调速阀4的电磁铁线圈，芯盒小车由慢速移进转换为快速移进。当芯盒小车移进到图1中上芯盒1下方，到接近开关5闪亮时，其常开触点I4.5闭合，常闭触点断开，图10中的移位寄存器启动移位，M115.2触点断开，辅助继电器M115.3常开触点闭合，这时，由图3可以看出，Q12.7继续保持得电状态，同时启动图7中的慢速运行MOVE传送指令，把MW60内预先设定的低速速度值传送给PQW370，再经过数模转换器（图略）和功率放大器传送给图2中的三位四通电液比例换向调速阀4的电磁铁线圈，同时I4.5常闭触点断开切断图7中的MOVE快速传送指令，使其停止运行，芯盒小车由快速状态转换为慢速运行状态。芯盒小车移进到位后，图1中的芯盒移近变速位接近开关2闪亮，I4.4常开触点闭合，常闭触点断开，图3中的定时器T92启动，延时500毫秒后T92动作，常开触点闭合，常闭触点断开，切断Q12.7电路，使Q12.7失电，芯盒小车停止运行，这时，由于T92常开触点闭合，I4.4常开触点闭合，辅助继电器M115.3闭合，M111.0得电，其常开触点闭合，启动图11中的移位寄存器移位，M115.3触点断开，自动程序进入下一个动作，程序运行至芯子制好后芯盒小车装载芯子移出时，图10中的辅助继电器M113.7触点闭合，这时，图4中的中间继电器Q12.6得电，图2中的三位四通电液比例换向调速阀4线圈得电，芯盒小车开始移出，这时由于图1中的接近开关5闪亮，I4.5常开触点闭合，常闭触点断开，图8中的MOVE传送指令启动，把MW32中的十六进制低速速度值赋给PQW370，小车慢速运行，原理与芯盒移进原理相同，当图1中的接近开关5熄灭时，I4.5常闭触点闭合，这是由于还没移出到位，图1中的接近开关9也处于熄灭状态，I4.6常闭触点也闭合，图8中的MOVE快速传送指令被启动，，把MW34中的高速速度值赋给PQW370，小车由慢速转为快速，原理与移进相同，芯盒继续快速移出，直到图1中的接近开关9闪亮时，I4.6常开触点闭合，图10中的辅助继电器M111.0得电，其常开触点闭合，启动常图11中移位寄存器动作移位，图4中辅助继电器M113.7触点断开，M112.0辅助继电器触点闭合，图4中芯盒移出中间继电器Q12.6继续保持得电状态，同时，图8中MOVE慢速传送指令运行，把MW32中设定的低速数值赋给PQW370，小车由快速转换为慢速，小车移出到位时，图1中的接近开关8闪亮，I4.7常开触点闭合，常闭触点断开，图4中的定时器T91启动，延时100毫秒后定时器动作，常开触点闭合，常闭触点断开，切断图4中中间继电器Q12.6的电路，使其失电，小车停止运行，同时，由于T91常开触点闭合，M112.0触点闭合，图10中的辅助继电器M111.0得电，其常开触点闭合，启动图11中的移位寄存器使其移位，这样，图10中的辅助继电器M112.0触点断开，辅助继电器M112.1触点闭合，下顶芯升起，升起到位后T48定时器延时50毫秒，触点闭合，人工取芯，图8中的移位寄存器动作移位，M112.1触点断开，辅助继电器M112.2触点闭合，图12中MOVE传送指令启动，把数值1赋给MW114(图11中移位寄存器要移的数双字MD112的的低字)，把数值0赋给MW112（图11中移位寄存器要移的数双字MD112的高字），图11中的移位寄存器置1复位，这样整个自动程序停止运行，按下自动启动按钮，图,9中MOVE传送指令运行，程序进入下一个循环。

图10 芯盒移动机构自动运行PLC程序段

图11 芯盒移动机构移位寄存器

图12 芯盒移动机构移位寄存器置1复位PLC程序段4、常见故障及排除方法

4.1 射芯机小车慢速无法实现

（1）应检查比例阀，比例阀阀芯磨损严重就应更换，若脏就需清洗比例阀，同时检查油箱油液，油液太脏时需换油；

（2）检查功率放大器是否完好，若有故障需维修或更换；

（3）检查速度设定是否合理；

4.2 射芯机芯盒移动油缸漏油

检查油缸密封圈，磨损严重应更换，同时检查活塞杆弯曲程度，弯曲程度大就需校直活塞杆；

4.3 工作台升时，芯盒小车上的下芯盒与设备内的上芯盒占在一起，使油缸活塞杆弯曲变

形，活塞杆密封圈损坏漏油：

更换密封圈，校直油缸活塞杆，并检查上下芯盒有无油污，若有必须清理；

4.4 射芯机芯盒移动无动作

（1）检查接近开关是否可靠；

（2）检查比例阀是否磨损严重形成油液内泄；

（3）检查比例阀的功率放大器有无输出电压，若无检查其是否完好；

（4）检查其他连锁条件是否满足，并检查PLC数模转换器有无输出；

4.5 芯盒移动不稳，有冲击

（1）检查油管接头有无漏油，进入空气，若有需拧紧接头，同时油缸打开放气螺钉排气；

（2）检查油箱油量是否不足造成空气进入油缸，若不足需加油并排除液压系统中的空气；

（3）调节平衡阀，使油有一定背压压力，形成缓冲，若平衡阀失灵，需清洗、维修或更换平衡阀；

4.6 运行中上芯盒突然掉落在芯盒小车上

PLC可能发热产生误动作，应经常检查配电柜换气扇，坏了应及时维修或更换，防止气温过高时因配电柜通风不畅造成PLC过热误动作，同时进入设备内部维修或保养时关闭油泵，以防止误动作。

5、结束语

芯盒移动机构是Z8025冷芯盒射芯机的一个关键部件，比例阀的好坏直接影响着芯盒移动机构乃至整个机器的运行，因此，比例阀需定期清洗，油箱中的油液需定期化验，成分发生变化时就需更换液压油，以防止对比例阀造成危害，比例阀制作周期长，好库存备件。

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