本文基于對機械手工作原理等的分析，介紹了東菱EPS系列伺服系統(tǒng)在機械手上的應(yīng)用，給出了伺服驅(qū)動器關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置。

1、引言

隨著市場競爭的逐漸激烈，用戶對所需產(chǎn)品提出了更高的技術(shù)和更合理的性能價錢比的要求。伺服系統(tǒng)以其出色的性能完成了對產(chǎn)品的加工過程、加工工藝和綜合性能的改造，并在工業(yè)領(lǐng)土中得到了非常廣泛應(yīng)用。機械手在市場上按照驅(qū)動類型主要分為兩種類型：一種是有氣動元件驅(qū)動的只是單純的作低速點對點的運動控制的低端的機械手;而另一種就是要采用高性能伺服作為驅(qū)動元件的作高速精確定位的高性能機械手，也是本文討論的對象。

2、機械手設(shè)備組成

機械手設(shè)備系統(tǒng)部分有PLC、人機界面、伺服系統(tǒng)等組成。人機界面，采用觸摸屏，便于操縱人員設(shè)置參數(shù)及對整臺設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控，負責(zé)人機對話交流。PLC做為核心程序的載體，負責(zé)脈沖信號的發(fā)送控制伺服及各種反饋信號的處理，控制各實行機構(gòu)的運轉(zhuǎn)與協(xié)調(diào)。伺服系統(tǒng)，由驅(qū)動，伺服電機，碼盤反饋信號構(gòu)成，作為主要運動機構(gòu)，主要任務(wù)是完成定位精度的克制，嚴(yán)厲實行來自PLC的脈沖號令克制，同時，保障在屢次啟用負載下親身運動的安穩(wěn)性與快速響應(yīng)性，伺服性能直接反映了整臺設(shè)備的整機性能與品質(zhì)。機械手外形圖如圖一所示：

圖一機械手外形圖

3、機械手原理簡介

機械手的工作原理其實就是靠伺服電機進行驅(qū)動,由于伺服電機能夠計算詳細的回轉(zhuǎn)圈數(shù)，所以可以計算出運動的距離,機械手上常說的軸,是以回轉(zhuǎn)部位來計算的,一個回轉(zhuǎn)部位算一個軸。機械手的控制柜內(nèi)是伺服模塊和運算基板,用于控制伺服電機的動作和計算相對位置。

伺服驅(qū)動器接收PLC脈沖指令驅(qū)動電機帶動機頭作定位運動。定位運行的過程中運行要平穩(wěn)滑順，伺服的運行速度將決定機械手的工作效率是否能夠滿足客戶的應(yīng)用要求，在高速定位的時伺服電機不能出現(xiàn)過沖，震蕩以及整定時間過長。

4、東菱伺服參數(shù)設(shè)置

機械手傳動系統(tǒng)采用皮帶傳動，剛性相對較軟，增益高時容易導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生震蕩。而工藝要求伺服平穩(wěn)滑順的進行高速定位，不能出現(xiàn)過沖甚至震蕩。調(diào)試過程中，要確保在不引起系統(tǒng)震蕩的情況下，盡量調(diào)高速度環(huán)比例增益。速度環(huán)積分增益和位置環(huán)比例增益要調(diào)小，防止橫行軸停止時產(chǎn)生過沖。

廣東某機械手上，以下是東菱伺服控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置說明。

X軸：

PA4=0(控制方式選擇，0：位置控制);

PA9=3(電機型號選擇，不同電機此參數(shù)不一樣);

PA11=3500(位置環(huán)增益，范圍500—8000);

PA14=1500(速度環(huán)增益，范圍500—8000);

PA15=3000(速度環(huán)積分時間常數(shù)，范圍500—8000);

PA27=1(脈沖輸入邏輯取反，范圍0—1);

PA31=10(輸入指令脈沖倍頻分子);

PA32=1(輸入指令脈沖倍頻分母);

PA38=1500(電流環(huán)增益，范圍500—8000);

PA41=10(電流環(huán)積分時間常數(shù)，范圍10—50);

P64=0(使能方式，0：內(nèi)部使能，64：外部使能);

Y軸：

PA4=0(控制方式選擇，0：位置控制);

PA9=3(電機型號選擇，不同電機此參數(shù)不一樣);

PA11=3500(位置環(huán)增益，范圍500—8000);

PA14=1500(速度環(huán)增益，范圍500—8000);

PA15=3000(速度環(huán)積分時間常數(shù)，范圍500—8000);

PA27=1(脈沖輸入邏輯取反，范圍0—1);

PA31=10(輸入指令脈沖倍頻分子);

PA32=1(輸入指令脈沖倍頻分母);

PA38=1500(電流環(huán)增益，范圍500—8000);

PA41=10(電流環(huán)積分時間常數(shù)，范圍10—50);

PA64=0(使能方式，0：內(nèi)部使能，64：外部使能);

Z軸：

PA4=0(控制方式選擇，0：位置控制);

PA9=3(電機型號選擇，不同電機此參數(shù)不一樣);

PA11=3500(位置環(huán)增益，范圍500—8000);

PA14=1500(速度環(huán)增益，范圍500—8000);

PA15=3000(速度環(huán)積分時間常數(shù)，范圍500—8000);

PA27=1(脈沖輸入邏輯取反，范圍0—1);

PA31=10(輸入指令脈沖倍頻分子);

PA32=1(輸入指令脈沖倍頻分母);

PA38=1500(電流環(huán)增益，范圍500—8000);

PA41=10(電流環(huán)積分時間常數(shù)，范圍10—50);

PA64=0(使能方式，0：內(nèi)部使能，64：外部使能);

PA66=6(抱閘信號BRK_OFF邏輯選擇)

注：電子齒輪比=PA31/PA32==Ppulse/P

其中Ppulse：電機每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，指電機旋轉(zhuǎn)一圈電機反饋元件反饋的的脈沖數(shù)(脈沖/圈)。如2500線的增量式編碼器，其反饋到驅(qū)動器的脈沖數(shù)為2500×4=10000;

P：指要使電機旋轉(zhuǎn)一圈伺服所需接收的上位機指令脈沖數(shù)(脈沖/圈);

5、調(diào)試注意事項

為了保證伺服驅(qū)動器能夠可靠、穩(wěn)定、正確的運行，在伺服系統(tǒng)的安裝、調(diào)試以及使用過程中，應(yīng)注意以下事項：

1)正確的接線：東菱伺服標(biāo)配編碼器線和電機動力線，不過接線時一定要正確連接伺服驅(qū)動器與控制器之間的信號線，否則伺服不會正常運行;

2)正確的設(shè)置伺服控制模式：由于每種機器應(yīng)用都有所不同，所以正確的設(shè)置伺服控制模式是保證伺服正確運行的前提;

3)根據(jù)實際運行效果正確匹配增益參數(shù)，另外東菱伺服不要在伺服使能的情況下或電機運行的情況下設(shè)置電子位置環(huán)和齒輪比參數(shù)。

4)確保電機良好的接地，驅(qū)動器與設(shè)備機殼連接。一方面避免干擾，另一方面避免漏電。

5)信號線盡量選擇屏蔽雙絞線，屏蔽層一般接到端子外殼;

6)注意干擾問題，避免編碼器信號和控制信號受到干擾，編碼器線、信號線不要與電機線、電源線綁扎在一起或者通過一個線槽，盡量保持一定的距離。

6、結(jié)論

此機械手充分結(jié)合了東菱EPS系列的響應(yīng)快、定位精確、整定時間短、運行平穩(wěn)等優(yōu)點。使客戶達到最大的滿意度。此設(shè)備向客戶充分展示了東菱伺服的優(yōu)勢，同時也提高了機械手設(shè)備在市場上的競爭力。