在汽车冲压自动化生产线中，传统的手持式磁力分张器不仅费时费力，而且不能保证每次都在相同位置，容易造成端拾器碰撞，进而撞坏吸盘和双料检测，十分不方便。现在的高速冲压自动化生产线都采用自动化磁力分张器，其优点在于能够每次定位，并且路程一样，可以让拆垛端拾器完美地避开而不会发生碰撞。

由于高端的伺服驱动器价格非常昂贵，而且受到当前国际形势的影响，货期同样成为一大难题，西门子V90 伺服驱动器完美地改变了这一现状，本文就西门子V90 伺服驱动器在磁力分张器中的应用做一下详细介绍，以便于借鉴使用。

自动化冲压生产线的线首自动上料系统由上料台车、板料托盘、磁力分张器三者组合而成。在上料台车上做定位孔，能够让托盘在上料台车上的实际位置相对一致。当前行业内的自动开卷线通过使用自动码垛加伺服拍打，可以使同样托盘上的板料每次位置一致：板料相对托盘位置一致，托盘相对上料台车位置一致，这样就可以保证板料相对上料台车位置保持一致。

先用方型钢材拼焊做成支架，如图1 所示，底层有叉车穿叉孔，上层间隔开，使磁力分张器在分张斜边板料时可以左右旋转一定角度，尽量去贴近板料。

图1 托盘示意图

长宽尺寸宜参考线体大工艺，通过板料尺寸一致使板料不至于超出托盘，也不会使托盘空间浪费。托盘不同大小时，前后方向一致，左右方钢间距一致，只允许左右长度不同。在定位孔的夹持下，将每种型号的托盘放到台车上后，上层方钢缝隙相对台车面重复一致，这样可使磁力分张器在每种托盘上时都可以正常使用。

磁力分张器的数量按照大长度与托盘上层方钢中间空格数保持一致，这样使每一个空格都有一台磁力分张器来分张板料。

进口的高端磁力分张器采用的伺服一体机，是由伺服整流模块、伺服接口模块及综合电缆将伺服一体机串联起来。伺服一体机方案的线缆施工方便简单，其劣势在于成本较高，而且货期较长。性价比较高的磁力分张器，可以采用伺服电机驱动和丝杠传动，沿直线导轨使磁头伸缩，磁头有被顶起检测，磁头内的磁铁靠气缸动作使板料得磁和失磁。

西门子V90 伺服驱动器采用220V 电源输入，为保证线首配电均匀，采用三相变压器(进线电压380V，出线电压220V)，接线方法如图2 所示。为确保三相输出负载均匀，所带的伺服驱动器要均匀分配两两组合三相线。变压器功率按负载数量选择即可，每台伺服电机的功率为0.75kW，需要给每台驱动器配置独立空开、滤波器。西门子V90 伺服驱动器本身集成STO(安全扭矩关断)功能，防止电机意外的转动，该安全功能无需使用附加元件，通过SINAMICS V90 端子激活STO 功能，使只有在线首安全状态下才能激活磁力分张器动作使能状态，通过系统安全点输出端子来给STO 点输入安全激活信号即可。

图2 三相变压器接线

西门子V90 伺服驱动器的STO 功能适用于可自由停车、不需要紧急停止的场合。STO 仅关闭电能的输出，在负载惯性较大的场合电机不会立刻停止。如果以时间t 为横坐标，电机速度v 为纵坐标，则STO功能曲线如图3 所示。因为驱动器本身有外部接线端子，所以磁头开进和缩回，以及被顶起检测的传感器状态信息可以选择直接接入驱动器。

图3 STO 功能曲线

驱动电机带动磁头前进过程中需要配置位置信息。

种情况，在距离终点位置前20mm 处切换控制方法，前段距离采用速度控制，使磁力分张器能同时快速到达各自的位置，再一同切换成扭矩控制，使每个磁头在贴近板料的终点±20mm 范围内靠扭矩去感受与板料的位置关系，当贴近并负载扭矩达到5N.m 时，停止输出；

另一种情况，即超出20mm 仍未找到停止扭矩，这时可以在显示屏上显示出报警信息，以表达给操作人员该磁头设置的目标位置有问题，通过人工调整目标位置参数后全部退回原点，再次启动重新执行寻找板料功能。

当寻到板料后，在斜边板料的情况下磁头已经旋转了一定的角度，这时磁头锁紧气缸动作将磁头的方向锁紧。然后整体向后退回5mm，以达到磁头与板料未贴合的状态，动作完成后再充磁。充磁完成后，即可看到料垛中板料上面的几张边缘部分分开，这时在拆垛吸料时不会造成双张板料同时被吸起，从而达到自动分张的目的。

对于磁头的位置和选择配方，要配置示教器人工操作遍，示教器操作时外防护门被打开，这时可以用示教器的使能按钮来给伺服驱动加使能。

将西门子V90 伺服驱动器组态到网络中，需要配置单独的以太网地址和单独硬件标识符，用于镜像读取和写入组态的输入输出点。驱动器与电机接线包括1 根动力专用电缆，1 根编码器电缆，1 根抱闸电缆。伺服驱动器分组安装于控制柜，一般一侧有磁力分张器10 台，所以一侧电柜内安装10 组滤波器、伺服驱动器以及配电空开，如图4 所示。交换机输出网线串联伺服驱动器，为保持网络稳定一般一个出口串联不超过5 台。

图4 驱动柜简易布局示意图

通过西门子V90 伺服驱动器控制磁力分张器的前进、后退动作，控制环节配有外部检测点：检测磁头被顶起检测、前进和缩回硬限位检测。同时，气缸驱动部分包括磁头锁紧、磁铁推进和退出，区域安全控制用到安全继电器或安全模块，网络连接用到的网络交换机。这些控制用到的输入输出分站，以及空开、继电器、交换机等部分需要单独一面柜子与动力部分分开，此外驱动和控制的柜子高度不超过1 米，柜子及柜门需带内部结构框架(避免长期使用后产生形变)。

磁力分张器主体结构为横向，下面有立柱支撑，故此可以将两面柜子放在磁力分张器结构的下面，这样布局也可以节约线缆长度且方便布线，如图5 所示。

图5 电柜与分张器布局方案示意图

该系统可以在上料台车开进并举升到位后快速反应，稳定的按照配置来执行动作，将磁力分张器快速推进到距离板料20mm 的位置，再统一切换成扭矩控制后稳定靠近板料。当扭矩检测到5Nm 的力矩后磁头停止前进，则上方的微型气缸使磁头锁紧，后退5mm 后气缸动作，使磁头内的磁铁向前动作并使板料充磁分张，经过使用验证稳定可靠。