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技术方案

  2013/06/17  
  台达A2伺服在弹簧成型设备上的应用
 
   
   
弹簧成型设备主要分成纯机械类型和数控控制类型两种。数控控制类型的弹簧机成本比较昂贵,也比较主流;而机械控制的弹簧机机械复杂笨重灵活性不够,不能满足多种弹簧的生产需求。而使用台达A2伺服的弹簧设备,介于两者之间,能够省去部分机械,提高工作效率,此设备主要是使用A2伺服来满足弹簧成型设备的送钢丝部分,凸轮送钢丝可以满足与主轴同步追随及钢丝长度的随时调整。

1 弹簧成型设备的控制需求

弹簧成型设备结构如图1所示。其中,伺服控制部分使用了内建的电子凸轮功能的A2伺服负责弹簧钢丝的送料进给;而机械控制属于主轴控制,主动动力使用变频器驱动,控制机械凸轮转动,促使弹簧成型,主动轴上安装了编码,作为伺服控制的命令来源;光电信号则作为凸轮的启动信号。

2 控制结构

控制结构如图2所示:

3 钢丝送料控制实现

钢丝送料控制实现如图3所示

3.1 构建凸轮曲线
由于弹簧成型是有机械凸轮控制的,所以送钢丝的伺服控制与主轴成线性关系即可,即如上图所示构建线性的凸轮曲线即可。根据主从之间的此轮比关系,调整主从之间的速度比。目前建立的凸轮表格是马达的位置增量是马达旋转一圈为一个周期,根据 P5-83 主轴齿轮比设定M为凸轮轴依P5-84脉波数,执行凸轮曲线的周数,此参数伺服运转(Servo On)下可调,P5-84 主轴齿轮比设定P主轴所送的脉波数量,齿轮曲线走P5-83趟。构建凸轮曲线如图4所示。

3.2 伺服原点控制
由于主轴在高速旋转的过程,在旋转到某个角度会被光电信号感测到,此光电信号做凸轮轴伺服启动的命令。所以凸轮轴的初始位置可以不需要调整,上电后把当前位置当做零点。

3.3 凸轮轴的多种啮合脱离控制方式
由于类似这类设备客户往往会有光电信号做送料长度的检测,即光电信号有时,凸轮轴持续送料;光电信号没有时,凸轮轴停止送料。此种控制方式可以使用台达A2伺服DI信号控制凸轮的脱离和啮合。DI功能码是(0x36)控制凸轮的脱离啮合,同时P5-88的参数设置为0x1121,即可满足有否DI信号的输入。凸轮轴如图5所示。

此控制方法在机械控制领域比较常见,但是如果用电气控制就必须会使用高速处理的功能,而A2伺服内建此功能,能够充分发挥其优势,取代控制的功能,且加速减速速度平缓(可以通过调整P1-68,达到S型曲线控制功能)。控制效果及成品如图6和图7所示。

通过前置的控制方法,此方可以实现凸轮周期性的凸轮,外部的光电信号的输入只要给出一次上升沿信号即可启动电子凸轮,从而实现凸轮周期启动停止的动作,此方法可实现物理DI输入的控制方法,其中P5-92和P5-89为主轴脉波数,同时设置P5-88为0x4121即可。此后再通过HMI来调整主轴的速度及从轴相应的控制参数,参数设置方便简单。图8为凸轮周期运动示意图。

4 总结
系统结构简单、控制方便,控制效率得到提高,精度提高明显,笨重的机械得到改良,送料的成功应用为后弹簧成型的控制奠定了坚实的基础。台达A2伺服在弹簧成型设备上的成功应用,也是其性能及功能的完美体现,得到业内的一致认可。
图1 弹簧成型设备结构&图4 凸轮曲线
图2 控制结构
图3 钢丝送料控制实现
图5 凸轮轴示意图
图6 A2伺服控制效果
图7 成品展示 & 图8 凸轮周期运动示意图
新闻來源: 中达电通股份有限公司
 
 
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