臺達A2伺服在彈簧成型設備上的應用

　　【摘要】本文介紹了臺達內建運動控制功能的智能A2伺服使用內建的電子凸輪功能，來滿足床墊設備生產廠商在彈簧成型的設備上的應用。
　　
　　【關鍵字】A2伺服；HMI；凸輪脫離；前置量的設定
　　
　　彈簧成型設備主要分成純機械類型和數控控制類型兩種。數控控制類型的彈簧機成本比較昂貴，也比較主流；而機械控制的彈簧機機械復雜笨重靈活性不夠，不能滿足多種彈簧的生產需求。而使用臺達A2伺服的彈簧設備，介于兩者之間，能夠省去部分機械，提高工作效率，此設備主要是使用A2伺服來滿足彈簧成型設備的送鋼絲部分，凸輪送鋼絲可以滿足與主軸同步追隨及鋼絲長度的隨時調整。
　　
　　1、彈簧成型設備的控制需求
　　
　　彈簧成型設備結構如圖1所示。其中，伺服控制部分使用了內建的電子凸輪功能的A2伺服負責彈簧鋼絲的送料進給；而機械控制屬于主軸控制，主動動力使用變頻器驅動，控制機械凸輪轉動，促使彈簧成型，主動軸上安裝了編碼，作為伺服控制的命令來源；光電信號則作為凸輪的啟動信號。　　　　
　　2、控制結構
　　
　　控制結構如圖2所示：　　　　
　　3、鋼絲送料控制實現
　　
　　鋼絲送料控制實現如圖3所示　　　　
　　3.1構建凸輪曲線
　　
　　由于彈簧成型是有機械凸輪控制的，所以送鋼絲的伺服控制與主軸成線性關系即可，即如上圖所示構建線性的凸輪曲線即可。根據主從之間的此輪比關系，調整主從之間的速度比。目前建立的凸輪表格是馬達的位置增量是馬達旋轉一圈為一個周期，根據P5-83主軸齒輪比設定M為凸輪軸依P5-84脈波數，執行凸輪曲線的周數，此參數伺服運轉（ServoOn）下可調，P5-84主軸齒輪比設定P主軸所送的脈波數量，齒輪曲線走P5-83趟。構建凸輪曲線如圖4所示。　　　　
　　3.2伺服原點控制
　　
　　由于主軸在高速旋轉的過程，在旋轉到某個角度會被光電信號感測到，此光電信號做凸輪軸伺服啟動的命令。所以凸輪軸的初始位置可以不需要調整，上電后把當前位置當做零點。
　　
　　3.3凸輪軸的多種嚙合脫離控制方式
　　
　　由于類似這類設備客戶往往會有光電信號做送料長度的檢測，即光電信號有時，凸輪軸持續送料；光電信號沒有時，凸輪軸停止送料。此種控制方式可以使用臺達A2伺服DI信號控制凸輪的脫離和嚙合。DI功能碼是（0x36）控制凸輪的脫離嚙合，同時P5-88的參數設置為0x1121，即可滿足有否DI信號的輸入。凸輪軸如圖5所示。　　　　
　　此控制方法在機械控制領域比較常見，但是如果用電氣控制就必須會使用高速處理的功能，而A2伺服內建此功能，能夠充分發揮其優勢，取代控制的功能，且加速減速速度平緩（可以通過調整P1-68,達到S型曲線控制功能）?？刂菩Ч俺善啡鐖D6和圖7所示。　　　　　　
　　通過前置的控制方法，此方可以實現凸輪周期性的凸輪，外部的光電信號的輸入只要給出一次上升沿信號即可啟動電子凸輪，從而實現凸輪周期啟動停止的動作，此方法可實現物理DI輸入的控制方法，其中P5-92和P5-89為主軸脈波數，同時設置P5-88為0x4121即可。此后再通過HMI來調整主軸的速度及從軸相應的控制參數，參數設置方便簡單。圖8為凸輪周期運動示意圖。　　　　
　　4、總結
　　
　　系統結構簡單、控制方便，控制效率得到提高，精度提高明顯，笨重的機械得到改良，送料的成功應用為后彈簧成型的控制奠定了堅實的基礎。臺達A2伺服在彈簧成型設備上的成功應用，也是其性能及功能的體現，得到業內的一致認可。
　　
　　作者簡介：
　　
　　周瑞華，男，1983年09月出生，畢業于浙江大學電子信息工程專業，大學畢業后一直從事變頻驅動的開發工作，現就職于中達電通股份有限公司伺服數控產品處工作，主要從事伺服、運動控制類的產品的現場應用開發和服務工作。