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高速植毛机/植毛机牙刷植毛机系统的解决方案

发布时间:2016-06-16 15:54:37

一.项目工艺介绍
高速牙刷植毛机传动结构由主驱动轴和四个伺服驱动轴系统组成。四个伺服轴分别为水平X轴,垂直Y轴,换毛Z轴与旋转A轴。XY两轴坐标决定牙刷孔的位置,A轴起更换至下一个牙刷的作用,Z轴起到更换牙刷毛色的作用。当主轴电机(变频器控制)运转,四个电控伺服轴随之运转,主轴停则其余四轴随动停止。主轴的转速决定植毛的速度,四个伺服轴响应要求协调驱动,否则会出现脱毛或者毛不齐的现象。
动作过程:夹子从Y轴方向上将牙刷把柄夹住→夹子做90度定位到Z轴方向→平台带动夹子做X,Y轴运动使刷毛可以被打到牙刷头的毛孔中→植毛完成,夹子向下旋转90度→夹子松开,一支牙刷加工完成。应用本公司(信捷)的XDM系列plc与DS5伺服系统可以做到 900次/分钟植毛速度。而且在高速启停的同时,整体动作的平稳性柔和性更尤为突出。通过PLC内部自制脉冲S曲线的应用可以做到跳孔植毛,且跳孔时,在保证了跳孔精度的同时机器跟平时基本一样平稳,不会出现明显的抖动。
 
二.控制方案
目前植毛机电控系统结构主要分为单片机控制系统或CNC数控系统。其中单片机控制系统以自动化系统制造商集成配套服务为主,牙刷设备制造商家自主研发为辅。
主要是控制轴脉冲命令信号实现伺服驱动,通常是四轴控制输出实现,信捷XDM-60T4-E,运动控制型PLC。具有0.1ms级的响应速度,4路高速脉冲,牙刷植毛机要求系统可以实现两轴插补运算。四套伺服驱动器型号是DS3系列交流伺服系统,功率400W-750W,驱动器具有多种功能控制,具有过载能力强、抗负载扰动能力强、起动力矩大、动态响应速度高,定位时间短等特点。主轴电机变频器型号是信捷的VB5N系列,功率大小为400W。
 
三.调试要点
伺服解决方案的开发难点是机电系统联合调试,其中主要是伺服增益的调整和plc的三角函数曲线的配合。四个伺服轴中X轴与Y轴由于丝杠传动结构机械惯量比较稳定,调试相对容易一些,修改速度增益就可以了。而翻板Z轴是一个旋转轴,高速旋转存在离心力,如果单纯将其增益设置的很高,电机起停时会有振动,这时可以修改位置滤波时间参数,消除振动。相对来说换毛U轴的凸轮机构机械的构造使得调试比较困难,再加上U轴的机械刚性不好,电机运行起来时惯量比变化较大,马达输出电流变化也较大,参数调不好,电机左右运行时,这个轴要么有振动或啸叫声,要么反应迟钝,参数调整时速度环增益,滤波时间参数和位置环增益都需要做相应的调整。
 
四.性能优点
1、利用PLC中部门自制的三角函数脉冲曲线,配合DS3伺服系统,达到精确定位的效果,提高了植毛的精度。根据不同距离的跳孔,实时改变曲线的各项参数,使得整体机子更加平稳柔和的同时,速度还不降低,精度也更高。
2、触摸屏除了普通的按钮、指示灯、模式切换、参数设置之外,还增加了100种配方。可以同时存储100种牙刷的数据,不同的牙刷只需要导入不同配方就行,方便快捷。触摸屏还能根据配方改变实时的在触摸屏上画出当种配方下牙刷的彩色模型,且模拟模型能根据实际工作情况动态的画图,使得用户更加方便快捷的了解当前工作状态。每个配方还能根据客户要求后期的导出U盘或者从U盘的导入。
 
五.总结
信捷完善的产品体系几乎涵盖了植毛机需要的工控产品,且每样产品既具有其自身的独立优势,又具有本厂产品之间高度的兼容性。这不仅节省了工作量与开发成本,又同时大大提高了机械的整体性能。

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