本文主要介紹中達(dá)電通的數(shù)控系統(tǒng)PUTNC-H4-4和A系列伺服在手機(jī)塑殼生產(chǎn)線上的重要設(shè)備點(diǎn)膠機(jī)的成功應(yīng)用,數(shù)控系統(tǒng)控制理論、特點(diǎn)和伺服調(diào)試及相關(guān)參數(shù)的講解等。
1 引言
本文所述的電子整機(jī)生產(chǎn)點(diǎn)膠機(jī)在手機(jī)等手持移動(dòng)類電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝中用于按鍵點(diǎn)膠、電池封裝、線圈點(diǎn)膠、PCB板綁定封膠、IC封膠、喇叭外圈點(diǎn)膠、PDA封膠、LCD封膠、IC封裝、IC粘接、機(jī)殼粘接等電子產(chǎn)品加工、光學(xué)器件加工、機(jī)械密封等應(yīng)用。近年市場環(huán)境發(fā)生了巨大的變化,手機(jī)做為時(shí)尚的新產(chǎn)物飛速發(fā)展成為大眾的熱門需求。手機(jī)外形的美觀程度及質(zhì)量的好壞成為手機(jī)市場競爭的重要的因素。點(diǎn)膠機(jī)則是手機(jī)塑殼生產(chǎn)線的重要設(shè)備；手機(jī)塑殼生產(chǎn)線要達(dá)到最大的產(chǎn)量,必須要考慮生產(chǎn)線的效率。點(diǎn)膠機(jī)做為手機(jī)塑殼生產(chǎn)線中的重要設(shè)備,提高點(diǎn)膠機(jī)的生產(chǎn)效率具有十分重要的意義。一般意義的點(diǎn)膠機(jī)還是印制電路板PCB表面安裝工藝SMT的基本生產(chǎn)設(shè)備,用途極為廣泛。
2 系統(tǒng)分析與方案設(shè)計(jì)
2.1 技術(shù)需求
(1)數(shù)控系統(tǒng)控制的點(diǎn)膠機(jī)設(shè)備共有四個(gè)軸,使用四臺(tái)伺服控制器和伺服電機(jī),X軸一臺(tái)、Y軸兩臺(tái)、Z軸一臺(tái)。輸入信號(hào)有急停按鈕、手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換按鈕、手動(dòng)點(diǎn)膠按鈕、暫停按鈕、回零按鈕、左右限位輸入信號(hào)及伺服報(bào)警信號(hào)等共計(jì)21個(gè)輸入信號(hào)。控制流程是使用數(shù)控系統(tǒng)控制四個(gè)伺服控制器及伺服電機(jī)、四個(gè)點(diǎn)膠器的開關(guān)信號(hào),自動(dòng)運(yùn)行時(shí)Y軸控制的兩個(gè)平臺(tái)交替工作,X軸和兩個(gè)Y軸需要走直線插補(bǔ)或圓弧插補(bǔ),Z軸需要走不同高度的點(diǎn)膠面,更換產(chǎn)品比較頻繁,更換產(chǎn)品后需手動(dòng)調(diào)整開膠點(diǎn),然后再進(jìn)行單步動(dòng)作或自動(dòng)運(yùn)行。
(2)功能與特點(diǎn):所有軸上均采用了滾珠絲杠和伺服電機(jī),可以確保用戶能夠流暢、精準(zhǔn)、正確地點(diǎn)膠；點(diǎn)膠準(zhǔn)確、均勻；注膠量、點(diǎn)膠速度可任意調(diào)節(jié)；LED中文菜單顯示；5.輕觸式按鍵操作；控制簡單、方便、直觀。
2.2 方案設(shè)計(jì)
(1)客戶的原控制方案是:5.7寸液晶平+軸卡控制器+伺服控制器+執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案。這種控制方案的不足之處有:系統(tǒng)的穩(wěn)定性、抗干擾性等非常的差；系統(tǒng)的控制是完全開環(huán)的控制即控制板卡直接通過脈沖來控制伺服控制器,導(dǎo)致在用戶流暢、精準(zhǔn)、正確地點(diǎn)膠等方面存在不足；G代碼功能、M代碼功能等方面存在不足,不能直接執(zhí)行CAD等圖形編輯軟件生成的代碼程序,用戶使用非常的不方便。
(2)點(diǎn)膠機(jī)設(shè)備需要四個(gè)軸控制即X、Y(2個(gè))、Z,但是X和Y(2個(gè))要進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)行,而插補(bǔ)運(yùn)行時(shí)在G代碼的加工軟件指令中只有X和Y、X和Z、Y和Z,要與CAD等圖形編輯軟件生成的G代碼程序通用就不能使用2個(gè)Y軸,因此解決的方式是使用中達(dá)電通的四軸數(shù)控系統(tǒng)(PUTNC-H4-4):X軸控制原來的X軸在橫向運(yùn)動(dòng),Y軸控制原來的Y1軸,同橫向的X軸進(jìn)行插補(bǔ)控制第一個(gè)點(diǎn)膠平臺(tái),Z軸控制原來的Y2軸,同橫向的X軸進(jìn)行插補(bǔ)控制第二個(gè)點(diǎn)膠平臺(tái),A軸控制原來的Z軸走不同高度的點(diǎn)膠面,這樣就可以解決控制系統(tǒng)能直接執(zhí)行CAD等圖形編輯軟件生成的代碼程序。中達(dá)的數(shù)控系統(tǒng)本身具有24個(gè)輸入點(diǎn)、16個(gè)輸出點(diǎn),設(shè)備的I/O點(diǎn)也夠使用,中達(dá)的A系列伺服使用的控制理論是最先進(jìn)的強(qiáng)健式的控制理論(PDFF),即使在伺服電機(jī)的負(fù)載慣量大范圍的變化時(shí),伺服系統(tǒng)仍然可以保持優(yōu)異的性能,進(jìn)行流暢、精準(zhǔn)、正確地定位。通過客戶的技術(shù)要求和原控制方案的不足我們選擇了中達(dá)電通的數(shù)控系統(tǒng)的控制方案即:數(shù)控系統(tǒng)(PUTNC-H4-4)+ASDA伺服控制系統(tǒng)+執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案。
3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 架構(gòu)特點(diǎn)
圖1 中達(dá)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)架構(gòu)
中達(dá)電通數(shù)控的控制架構(gòu)如圖1所示。中達(dá)電通PUTNC-H4-4的主要功能與特點(diǎn):開放式的系統(tǒng)架構(gòu),內(nèi)含嵌入式可編程 PLC ,可應(yīng)用各類產(chǎn)業(yè)機(jī)械和自動(dòng)化設(shè)備。高清晰LCD液晶顯示,用戶可以自行規(guī)劃畫面內(nèi)容,亦可RS232連接更親和的DELTA人機(jī)界面。全功能CNC鍵盤,配合PLC開發(fā),可自定義按鍵功能,操作更靈活。先進(jìn)機(jī)型最大提供多至4軸的伺服軸接口, 響應(yīng)速度可達(dá)1000Kpps,運(yùn)動(dòng)速度更快。解析度可設(shè)定至 7 位數(shù),配合不同的檢測裝置可實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)/閉環(huán)控制架構(gòu),控制精度更高。最大提供2組D/A輸出、A/D輸入。提供標(biāo)準(zhǔn)的24點(diǎn)輸入和16點(diǎn)輸出,如有需要可選配I/O擴(kuò)展單元,可再擴(kuò)充32點(diǎn)輸入,32點(diǎn)輸出。具有主仆模式功能和被動(dòng)ENCODER反饋功能,輕松構(gòu)建主從追隨和同步裁剪功能。除支持標(biāo)準(zhǔn)G代碼NC編程外,更提供變量表格編程和示教功能編程功能,編程更靈活。更具有MACRO宏指令,可以進(jìn)行數(shù)學(xué)、邏輯運(yùn)算,NC編程功能更強(qiáng)大。程序存儲(chǔ)容量 256K byte,NC程序組別高達(dá)1000組。提供RS232C標(biāo)準(zhǔn)接口,可連接個(gè)人電腦(PC)實(shí)現(xiàn)DNC 在線加工功能。
3.2 ASDA伺服控制理論ASDA伺服采用的是先進(jìn)強(qiáng)健式的伺服控制理論(PDFF)如圖2所示。
PDFF系統(tǒng)特點(diǎn):
圖2強(qiáng)健式伺服控制(PDFF)系統(tǒng)
(1)在大范圍負(fù)載慣量變化,系統(tǒng)依然保有優(yōu)秀性能。(2)對(duì)命令和干擾有不同的補(bǔ)償控制。(3)穩(wěn)定性完全保證。(4)阻尼剛性優(yōu)良, 低速轉(zhuǎn)動(dòng)特性優(yōu)良。(5)超越量很小。 由于PDFF控制參數(shù)需由繁復(fù)數(shù)學(xué)計(jì)算而得, 使用者無法自行調(diào)整。解決的對(duì)策是依阻尼剛性的大小, 驅(qū)動(dòng)器內(nèi)含十組強(qiáng)健控制器, 供使用者選用。
4 電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
電控柜2-1 電控柜2-24.1 系統(tǒng)I/O點(diǎn)的規(guī)劃與連接 系統(tǒng)I/O點(diǎn)的規(guī)劃與連接參見表1。
表1 I／O點(diǎn)規(guī)劃
INPUT
信號(hào)說明
OUPUT
信號(hào)說明
I00
EM-STOP
O00
X軸伺服ON
I01
程序暫停
O01
Y軸伺服ON
I02
程序啟動(dòng)
O02
Z軸伺服ON
I03
排膠
O03
A軸伺服ON
I04
回零
O04
點(diǎn)膠器開關(guān)
I05
X軸原點(diǎn)信號(hào)
I06
Y軸原點(diǎn)信號(hào)
I07
Z軸原點(diǎn)信號(hào)
I08
A軸原點(diǎn)信號(hào)
I09
X軸左限位
I10
X軸右限位
I11
Y軸前限位
I12
Y軸后限位
I13
Z軸前限位
I14
Z軸后限位
I15
A軸上限位
I16
A軸下限位
4.2 電控原理設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)基于臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制集成技術(shù)平臺(tái):PUTNC-H4-4(1個(gè))、輸入板AB208(1個(gè))、輸出板AB209(1個(gè))。伺服控制系統(tǒng):ASD-A0121LA(3套)、ASD-A0221LA(1套)。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)電原理
4.3 臺(tái)達(dá)伺服的調(diào)試
(1)手動(dòng)調(diào)試:在整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械安裝和電器的連接完畢后,首先利用上位系統(tǒng)或臺(tái)達(dá)伺服所具有的手動(dòng)控制方式,同時(shí)將所有伺服的參數(shù)P0-02設(shè)置成14,讓機(jī)構(gòu)的X軸和Y軸進(jìn)行往復(fù)的運(yùn)動(dòng),在伺服的顯示屏上會(huì)顯示伺服在此機(jī)構(gòu)上面應(yīng)用的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL/JM,我們利用臺(tái)達(dá)伺服的調(diào)試小軟件,將伺服顯示的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL/JM和我們通過調(diào)試計(jì)算出來的響應(yīng)頻寬B.W輸入的軟件中,在點(diǎn)膠機(jī)中我們測試出伺服的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL/JM、響應(yīng)頻寬B.W是80,計(jì)算出來我們需要的參數(shù),把這些參數(shù)手動(dòng)輸入的伺服控制器中,點(diǎn)膠機(jī)即可正常運(yùn)行。
(2)自動(dòng)調(diào)試:這種調(diào)試比手動(dòng)要簡單了,首先也要像手動(dòng)那樣先將轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL/JM測試出來,把這個(gè)值輸入到參數(shù)P1-37中,再把參數(shù)P2-31設(shè)置成64、P2-32設(shè)置成5,這樣點(diǎn)膠機(jī)就可以正常運(yùn)行了。 手動(dòng)調(diào)整比自動(dòng)調(diào)整要精確的多,可以通過多次的加工測試來測試出一組最適合整個(gè)機(jī)構(gòu)的參數(shù)；但是手動(dòng)調(diào)整的時(shí)間要比較長,花費(fèi)的工期也比較多,同時(shí)在成批量生產(chǎn)的過程中,伺服參數(shù)的輸入等也都非常的不方便；臺(tái)達(dá)A系列伺服的高性能、整定時(shí)間短、在點(diǎn)膠機(jī)應(yīng)用中的調(diào)頻參數(shù)比較寬等等,所以我們在點(diǎn)膠機(jī)的正常應(yīng)用中使用自動(dòng)調(diào)整比較多一點(diǎn)。
5 結(jié)束語
點(diǎn)膠機(jī)是一種具有廣泛應(yīng)用前景的手機(jī)塑殼生產(chǎn)線、PCB板生產(chǎn)線、SMT混裝生產(chǎn)線等中的重要設(shè)備。中達(dá)數(shù)控點(diǎn)膠機(jī)可以減少生產(chǎn)線的生產(chǎn)周期時(shí)間。隨著市場競爭的日趨激烈,該設(shè)備將會(huì)被越來越多的企業(yè)所應(yīng)用,對(duì)企業(yè)的發(fā)展,發(fā)揮越來越重要的作用,并將給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
