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台达20PM电子凸轮在5轴涂胶机系统应用

日期:2018-10-20 19:35:41 点胶机是专门对液体体进行控制,将液体点滴、涂覆、灌封于产品表面或产品内部的自动化机器。点胶机主要用于产品工艺中的胶水、油以及其他液体的粘接、灌注、涂层、密封、填充、点滴、线形/弧形/圆形涂胶等。自动点胶机在工业制造中越来越得到广泛的应用,小到手机、镜头、IC封装、LCD、LED、笔记本电脑、数码相机、SCP、BGA、二极管、三极管、精密机械等;大到飞机、汽车、机械制造等,都需要精密的点胶设备支持。

1 设备控制工艺


图1 设备控制示意图

该设备主要控制5个轴,X、Y轴用于水平平面的轨迹控制;Z轴位于X与Y轴水平平面之上,控制轴的上下运动;U轴可控制涂枪正反方向旋转。此外,一个控制送纸部分为单动,整个控制流程动作为所有轴归原点,所有轴到达工作位,XZW轴配合,画出X方向的直线。然后Y方向行走,最后再重复第一步XZW配合画出X方向的直线。整体动作的逻辑非常简单,但控制难点在于:
(1)画出X方向的直线,需要XZW配合。在X軸往前行走的過程中需要Z轴往上提升,同时W轴旋转,保证涂胶笔与纸面垂直。而且必须连续。
(2)从X切向Y方向行走必须速度连续,不能有滞后。
(3)机构本身有四轴参与连续插补,用台达现有三轴20PM00M,难以实现。现有20PM00M具有点胶机模式最多只能控制三轴。采用10PM六轴插补模式,测试,从一个指令到另一个运动指令之间会有微小的速度变化,导致涂胶会有厚度变化。

2 台达控制电气建构

基于控制的连续性与对速度的严格性,以下方案无疑能满足要求。采用2台20PM作为控制核心,一台作为主机,一台作为从机,主机的第二个轴输出,作为虚拟主轴,其它四轴输出作为电子凸轮轴。台达控制电气建构和系统配置如图2、表1所示。


图2 台达控制电气建构


表1 系统配置


3 控制及20PM运动控制器多组电子凸轮功能应用介绍

多轴凸轮模式没有像单凸轮模式有区分周期和非周期模式,仅以连续周期的方式运作。在使用多凸轮功能时,凸轮轴只能固定使用一组CAM表,即PMsoft之CAM Chart 0、 1 、2 分别对应x、y、z三轴,如图3所示。


图3 多轴凸轮运作模式

多凸轮启动与单凸轮相同,由X轴运动命令D1846寄存器来启动。然而,不同的是要设定各凸轮轴的运动模式并开启C200计数器以计算主轴脉冲数,以下先针对这三项做说明:
(1)D1846,D1846=H’2000启动多凸轮运动,与启动单凸轮周期模式相同。
(2)工作模式设定(X-D1847 Y-D1927Z-D2007)。在多凸轮时,须先将X轴之D1847之Bit12..11设定为01,而D1927与D2007则视Y、Z凸轮轴是否启动来设定寄存器之Bit11。
(3)C200/C204计数器,设定并启动C200/C204,多轴中断插入电子凸轮会使C200/C20做为主轴的输入信号,计数模式设定需配合主轴信号之脉冲形式。C200/C204计数模式设定如表2所示。

表2 C200/C204计数模式设定
装置
C200计数模式
装置
C204计数模式
M1200=0, M1201=0
U/D*
M1204=0, M1205=0
U/D
M1200=1, M1201=0
P/D*
M1204=1, M1205=0
P/D
M1200=0, M1201=1
A/B*(1倍频)
M1204=0, M1205=1
A/B(1倍频)
M1200=1, M1201=1
4A/B(4倍频)
M1204=1, M1205=1
4A/B(4倍频)

第二台20PM与第一台的之间采用虚拟主轴方式连接,如图4所示。


图4 虚轴处理示意图

通过以上可以知道实现方式用一个虚拟主轴,(第一个20PM的Y轴),实现四个从轴无速度延迟同步。第一个20PM,两个从轴,第二个20PM两个从轴。第二个20PM一轴单独动作。这样可完全达到客户四轴之间联动,速度无延迟的绝佳效果。下面通过程序介绍具体实现方法及难点解决方案。

4 程序实现及难点解决
由上可知,通过一个虚拟主轴,多个从轴的方式这样可完全达到客户四轴之间联动,速度无延迟的功能。但是曲线如何实现,下面通过程序介绍具体实现方法及难点解决方案。
轨迹如何示教。由于采用的虚拟主轴模式,而客户常用的习惯是对实轴模式,即X、Y、Z、R到达每一位置后,采样一点。而现在的模式是所有从轴模式必须跟踪虚拟主轴来运行, 
虚拟主轴确定。采用方法为这四轴运动是必须与X或Y同步,在程序里,示教时把X或Y的坐标输入到主轴作为虚拟主轴位置。其中,P1是示教子程序,P2为写入凸轮表子程序。以下结合图片具体讲解如何保证程序的实现。图5为P1、P2示意图。

图5 P1、P2示意图

(1)记录子程序里每轴点动,如图6所示。

图6 子程序里每轴点动示意

(2)把示教得到的值写到放在D500-D900里,如图7所示


图7 D500-D900示教值

(3)把示教得到的值写到凸轮表里调用子程序2,如图8所示。

图8 示教所得值纪淑如凸轮表里调用子程序2示意图

(4)如此完成四个凸轮数据,剩下只需按凸轮表执行。图9为示教及运行人机界面

图9 示教及运行人机界面

3 相关实物照片

3.1 设备整体外观如图11所示

图10 设备整体外观

3.2 设备侧面如图11所示


图11 设备侧面

3.3 电气控制如图13所示

图12 电气控制示意图

4系统应用情况
目前,应用速度连续定位的系统越来越多,遍布各行业,20PM均有了大量成功案例,过去对于三轴有专门点胶机模式,通过这个案例可扩展到对多轴需要速度连续与位置准确的场合。