一、前言
交流伺服驅(qū)動器以高精度、高轉(zhuǎn)速、高效率等優(yōu)點,在工業(yè)場合的應(yīng)用越來越廣泛。廣州博瑋伺服科技科技有限公司生產(chǎn)的BWS-BBG系列交流伺服驅(qū)動器以較高的性價比在數(shù)控機(jī)床、彈簧機(jī)、鉆孔機(jī)、包裝機(jī)械、針織機(jī)等自動化設(shè)備上大量使用。目前,BWS伺服又成功應(yīng)用在電池包裝機(jī)械上。
本次應(yīng)用是應(yīng)某包裝機(jī)械設(shè)備有限公司需要,對舊型號設(shè)備進(jìn)行性能升級。該設(shè)備原來使用步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng),由于步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性是一條下降的曲線,導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)最快只能運行在600r/min左右,每分鐘包裝270個7號電池。客戶需求是在不改變機(jī)械結(jié)構(gòu)的情況下,通過升級驅(qū)動器和馬達(dá)到伺服系統(tǒng),使每分鐘包裝400個以上的產(chǎn)品。
二、 出標(biāo)速度計算
當(dāng)每分鐘出標(biāo)簽270個時,電機(jī)轉(zhuǎn)速為600r/min。出標(biāo)速度達(dá)到400個/min時,提高了48%。在保持所有機(jī)械結(jié)構(gòu)均不變的情況下,負(fù)責(zé)出標(biāo)的電機(jī)的轉(zhuǎn)速同樣需要提高48%。設(shè)升級后出標(biāo)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為R,那么,R=600×(1+0.48)
三、 電子齒輪比的計算
由于PLC的程序是固定的,無法修改,那么PLC發(fā)出的脈沖指令的頻率也是固定的。在不改變脈沖指令頻率的情況下改變電機(jī)轉(zhuǎn)速,對步進(jìn)系統(tǒng)來說可以改變細(xì)分?jǐn)?shù),相應(yīng)的,對于交流伺服系統(tǒng)來說,可以改變電子齒輪比。設(shè)PLC發(fā)出的脈沖指令頻率為H,電機(jī)的轉(zhuǎn)速為R,電子齒輪比為G。那么
H=R/(6×G)
在電子齒輪比G=1的情況下,1Hz的脈沖指令頻率對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為6r/min。R/6即為電子齒輪比為1時,脈沖指令頻率應(yīng)該達(dá)到的值。該值除以電子齒輪比后,即為實際接收到的脈沖指令頻率。由于H是已知的,所以,
G=R/(6×H)
四、 流水線履帶速度計算
單單提高出標(biāo)速度并不能達(dá)到提高產(chǎn)能的目的。因為機(jī)械設(shè)備是一個系統(tǒng),單單提高部分結(jié)構(gòu)的性能會造成短板效應(yīng)。此處的短板就是流水線履帶速度。如果不提高流水線履帶速度,出標(biāo)速度的提高毫無意義。因為出標(biāo)結(jié)束后,下一工件還沒有到達(dá),出標(biāo)結(jié)構(gòu)只能處于等待狀態(tài),生產(chǎn)效率受流水線履帶輸送裸電池的速度限制。
設(shè)履帶直線速度為V,履帶驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速為R,電機(jī)連接的齒輪的直徑為L,出標(biāo)速度為N個/min,標(biāo)簽長度為a,兩標(biāo)簽之間的間距為b,那么,
V=(a+b)×N
V=π×L×R
由上述兩式合并,得到
R=(a+b)×N/(π×L)
以上計算,是從理論的角度出發(fā)。實際調(diào)試中,出標(biāo)速度與履帶速度的配合仍然需要經(jīng)驗豐富的工人進(jìn)行微調(diào)。當(dāng)出標(biāo)速度高于履帶速度時,雖能正常生產(chǎn),但出標(biāo)部分需要等待工件,不能發(fā)揮最大的生產(chǎn)效能,違背了升級設(shè)備的初衷;當(dāng)出標(biāo)速度低于履帶速度時,前一工件尚未包好,下一工件已經(jīng)到達(dá),電池被標(biāo)簽粘連成鏈條,工廠將這種情況戲稱為“造子彈”。
五、 馬達(dá)選型
目前,廣州博瑋伺服科技有限公司有從400到1500w的伺服驅(qū)動系統(tǒng)可供選擇,每一功率級別都有多種馬達(dá)可供選擇,以適應(yīng)不同的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和負(fù)載慣量場合。本次應(yīng)用中,為客戶選配了BWS-BBG-750w伺服馬達(dá),很好的滿足了應(yīng)用需求。從后來的參數(shù)調(diào)節(jié)中,也可以看出這一點。伺服系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)節(jié)一直是伺服應(yīng)用中比較麻煩的問題,但是針對不同的應(yīng)用場合,通過細(xì)致的選型工作,可以大大的降低參數(shù)調(diào)節(jié)的必要。本次應(yīng)用中,僅僅改變了電子齒輪比,其他參數(shù)保持默認(rèn)值,已經(jīng)很好的滿足了應(yīng)用需求。
六、 結(jié)論
客戶對于本次升級帶來的產(chǎn)能提高十分滿意。實際上,在調(diào)試過程中,包裝部分經(jīng)過升級,可以輕松的突破600工件/min,但是,受流水線前級部分的瓶頸限制,只能運行在400工件/min。采用伺服系統(tǒng)后,產(chǎn)能的提高十分顯著,但是成本的增加相對于整個生產(chǎn)線來說,可以忽略不計。越來越多的設(shè)備廠商認(rèn)識到伺服系統(tǒng)的優(yōu)勢,伺服系統(tǒng)的應(yīng)用逐漸普及。