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東能EPS系列伺服驅(qū)動器在彈簧機上應(yīng)用

時間:2011-02-24 14:28:16來源:xuliyuan

導(dǎo)語:?對于彈簧制造的高精度制造工藝,東能EPS系列伺服驅(qū)動器以優(yōu)良的控制性能實現(xiàn)了彈簧機設(shè)備快速度高質(zhì)量的生產(chǎn)要求。

摘要:介紹東能EPS系列伺服驅(qū)動器在電腦彈簧機上的應(yīng)用案例。對于彈簧制造的高精度制造工藝,東能EPS系列伺服驅(qū)動器以優(yōu)良的控制性能實現(xiàn)了彈簧機設(shè)備快速度高質(zhì)量的生產(chǎn)要求。
1.引言
       得益于交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛,性能日漸提高,價格日趨合理。彈簧制造機械(以下簡稱彈簧機)由過去采用純機械結(jié)構(gòu)改造為電氣伺服結(jié)構(gòu),采用先進(jìn)無搖臂設(shè)計,真正實現(xiàn)了無需排凸輪片、刀具可重用、 機械部件采用世界先進(jìn)之設(shè)計理念,為生產(chǎn)超精密彈簧量身設(shè)計而成,卷芯軸和凸輪軸采用伺服馬達(dá)后,可以很好地簡化調(diào)機的工序,減少調(diào)機時間,從而大大提高生產(chǎn)效率,制造出來的彈簧性能參數(shù)得到較大改善,且設(shè)備安裝維護(hù)極為方便,也避免了因機械部件的長期磨損造成的產(chǎn)品性能下降。
 
      本文以浙江某彈簧機設(shè)備廠用東能EPS系列伺服驅(qū)動器生產(chǎn)寶塔彈簧、雙扭簧等復(fù)雜高難度異簧工藝為例,詳述了東能EPS系列伺服驅(qū)動器在彈簧制造機上的使用方法,說明了東能EPS系列伺服驅(qū)動器優(yōu)良的控制性能能完全滿足彈簧制造工藝上精確、快速、穩(wěn)定、可靠的要求。
2.彈簧機結(jié)構(gòu)和彈簧成形工藝過程
      彈簧機主要由:控制器、伺服驅(qū)動器和伺服電機、機械結(jié)構(gòu)部件(如齒輪、凸輪、刀具、壓輪等)三部分組成,正面外觀圖如圖1所示??刂破魇菑椈蓹C設(shè)備的核心大腦所在,伺服驅(qū)動器和伺服電機是設(shè)備的四肢臂膀所在??刂破鞑捎脧椈蓹C專用電腦系統(tǒng):可記憶999種不同之彈簧程式,程式資料很容易在鍵盤上設(shè)定及改變??刂破魈峁┚幊探缑嬉宰層脩舾鶕?jù)所需要生產(chǎn)的彈簧要求設(shè)置工藝過程參數(shù),再根據(jù)這些工藝過程參數(shù)向伺服驅(qū)動器發(fā)出運動控制指令,伺服電機在伺服驅(qū)動器的控制驅(qū)動下帶動負(fù)載完成符合用戶要求的工藝過程。

      彈簧是在伺服驅(qū)動和機械部件的共同作用下成形的,主要機械部件圖如圖2所示,電氣部分由凸輪軸、送線軸、卷芯軸三部分組成,凸輪軸負(fù)責(zé)切斷刀具的移動,送線軸負(fù)責(zé)彈簧鋼絲的移動。卷芯軸:卷芯除了可以在旋轉(zhuǎn)讓開空間來完成一些復(fù)雜的形狀外,也可用來控制彈簧螺距,于 是螺距便可做到數(shù)字化控制來簡化調(diào)機的工序,因此減少調(diào)機時間。 


      彈簧成形工藝示意框圖如圖3所示,基本過程描述如下:運行前凸輪軸和卷芯軸先歸零,凸輪軸在機械凸輪的作用下帶動刀具提刀,凸輪軸在單步設(shè)置的起始角度至結(jié)束角度這段時間內(nèi),送線軸根據(jù)設(shè)置的單步送線值送線(每一運動單位為0.01mm,每一命令最大為99999.99個運到單位),彈簧鋼絲在送線壓輪的擠壓和其中一刀具頂端細(xì)溝槽的導(dǎo)引及另一刀具頂端斜披面導(dǎo)引的共同作用下,鋼絲向前卷曲成形,同時,卷芯軸可以通過旋轉(zhuǎn)讓開空間來完成一些復(fù)雜的形狀外,也可用來控制彈簧螺距,當(dāng)完成一系列動作以后,凸輪軸在機械凸輪的作用下帶動刀具落刀切斷鋼絲便生產(chǎn)出了一個彈簧,接著再進(jìn)行下一個循環(huán)工作周期,這樣彈簧便一個接一個生產(chǎn)出來。


工藝要求:批量生產(chǎn)時,彈簧長度誤差≤0.1mm,彈簧間距誤差≤0.05mm,且能連續(xù)生產(chǎn),中途不能出現(xiàn)鋼絲脫槽或切碎彈簧。這就對伺服的定位精度,響應(yīng)時間有較高的要求,同時也要求送線軸伺服啟停要迅速,停止時不能有抖動。


 
3. 調(diào)試過程
  機器設(shè)備:EPS2-TA300L123 兩臺及配套電機180DNA-30BB1AMS,分別用作凸輪軸和送線軸。EPS2-TA100L123 一臺及配套電機90DNA-10DB1AMS, 用作卷芯軸。從彈簧成形工藝過程看,生產(chǎn)出來的彈簧參數(shù),如彈簧長度、節(jié)距等,不僅與伺服控制性能密切相關(guān),還與系統(tǒng)參數(shù)和刀具深度是有關(guān),我們請經(jīng)驗豐富的師傅調(diào)試好刀具和設(shè)置好系統(tǒng)參數(shù)后,重點進(jìn)行了針對設(shè)備中伺服控制性能的調(diào)試。
  設(shè)備有檢測模式可供單軸運行調(diào)試,按照用戶要求將凸輪軸定位控制精度調(diào)到0.01°以內(nèi),送線軸位移精度調(diào)到0.05mm以內(nèi),剛性也達(dá)到用戶要求。之后再進(jìn)行了凸輪軸、送線軸、卷芯軸的聯(lián)動調(diào)試,效果均達(dá)到客戶要求。
      在設(shè)備運行模式下,生產(chǎn)速度為150個/分鐘時,生產(chǎn)出來的彈簧各項指標(biāo)滿足用戶要求,當(dāng)將生產(chǎn)速度調(diào)高到為400個/分鐘時,發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)倒線的現(xiàn)象,即轉(zhuǎn)子位置超過了停止位置,然后向后退回,此現(xiàn)象應(yīng)該是由于送線軸電機工作在頻繁啟停的狀態(tài),驅(qū)動器剛性不夠,送線軸電機停止時位置超調(diào)較大引起電機抖動,調(diào)試位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)PI參數(shù),直到消除該現(xiàn)象。設(shè)置的伺服驅(qū)動器主要參數(shù)如下:

送線軸伺服驅(qū)動器:
參數(shù)序號
參數(shù)名稱
參數(shù)值
PA4
控制方式選擇
0(位置控制)
PA11
位置環(huán)增益
4000
PA14
速度環(huán)增益
4000
PA15
速度環(huán)積分時間常數(shù)
9999
PA25
編碼器反饋輸出分頻系數(shù)
1
PA28
脈沖輸入類型
1(CW/CCW)
PA31
電子齒輪分子
1
PA32
電子齒輪分母
1
PA38
電流環(huán)增益
1000
PA41
電流環(huán)積分時間常數(shù)
10
凸輪軸伺服驅(qū)動器:
參數(shù)序號
參數(shù)名稱
參數(shù)值
PA4
控制方式選擇
0(位置控制)
PA11
位置環(huán)增益
3500
PA14
速度環(huán)增益
3500
PA15
速度環(huán)積分時間常數(shù)
9999
PA25
編碼器反饋輸出分頻系數(shù)
1
PA28
脈沖輸入類型
1(CW/CCW)
PA31
電子齒輪分子
1
PA32
電子齒輪分母
1
PA38
電流環(huán)增益
1000
PA41
電流環(huán)積分時間常數(shù)
10
卷芯軸伺服驅(qū)動器:
 
參數(shù)序號
參數(shù)名稱
參數(shù)值
PA4
控制方式選擇
0(位置控制)
PA11
位置環(huán)增益
3000
PA14
速度環(huán)增益
1500
PA15
速度環(huán)積分時間常數(shù)
2000
PA25
編碼器反饋輸出分頻系數(shù)
1
PA28
脈沖輸入類型
1(CW/CCW)
PA31
電子齒輪分子
1
PA32
電子齒輪分母
1
PA38
電流環(huán)增益
1250
PA41
電流環(huán)積分時間常數(shù)
10

4.東能伺服簡介
EPS系列功率范圍為0.2 KW—7.5KW,可廣泛應(yīng)用于車床,銑床,加工中心等各種加工設(shè)備,而且還能滿足印染,包裝以及自動化流水線上的各種機械傳動需要,采用DSP芯片,大大加快拉數(shù)據(jù)的采集與處理速度,使電機性能良好。


技術(shù)特點:
(1)應(yīng)用大規(guī)模門陣列電路,使產(chǎn)品有很高的可靠性
(2)使用最新的功率器件IPM,使驅(qū)動器的體積大為減小
(3)操作簡便,僅四個按鍵就能方便地進(jìn)行試運行、監(jiān)視及參數(shù)設(shè)置
(4)監(jiān)視功能顯示24個參數(shù)狀態(tài),包括電機回轉(zhuǎn)速度、反饋脈沖、指令脈沖、輸入輸出端口電平及電機電流等
(5)具有RS485和RS232通信功能
(6)具有脈沖位置、模擬量輸入速度及轉(zhuǎn)矩控制
(7)可設(shè)置位置指令脈沖倍率(電子齒輪輸入)
(8)可設(shè)置位置輸出脈沖倍率(電子齒輪輸出)
5. 結(jié)語
      得益于東能EPS系列伺服驅(qū)動器針對不同場合預(yù)置了不同參數(shù),整個參數(shù)調(diào)試的過程簡化了很多。彈簧機工作在頻繁啟停的狀態(tài),對交流伺服來說,這是一種嚴(yán)苛的工作環(huán)境。東能伺服在彈簧機上的成功應(yīng)用,充分證明了東能產(chǎn)品的優(yōu)良品質(zhì)。東能EPS系列伺服驅(qū)動器及配套電機應(yīng)用于彈簧機上,設(shè)備所生產(chǎn)出來的彈簧完全符合要求,生產(chǎn)速度最快可達(dá)500個/分鐘,穩(wěn)定性和可靠性深得用戶肯定。之前該廠家采用的是日本某知名品牌伺服,但成本較高,我司伺服驅(qū)動器應(yīng)用于彈簧機上性能已達(dá)到日本品牌水準(zhǔn),處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。

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