文/中達(dá)電通股份有限公司 余強(qiáng)

 

【摘要】涂膠機(jī)不同與點(diǎn)膠，對(duì)軌跡與涂膠速度有較高的要求，用普通的運(yùn)動(dòng)指令實(shí)現(xiàn)過程中，雖然可實(shí)現(xiàn)軌跡的精確，但是運(yùn)動(dòng)指令與指令之間會(huì)出現(xiàn)速度的停頓，導(dǎo)致涂膠不均勻，厚度不一。利用臺(tái)達(dá)DVP-20PM00D運(yùn)動(dòng)控制器電子凸輪（CAM）功能，實(shí)現(xiàn)流暢精確的涂膠。

【關(guān)鍵字】運(yùn)動(dòng)控制器；電子凸輪；CAM Table

【Keywords】motion control;CAM Table

 

點(diǎn)膠機(jī)是專門對(duì)液體體進(jìn)行控制，將液體點(diǎn)滴、涂覆、灌封于產(chǎn)品表面或產(chǎn)品內(nèi)部的自動(dòng)化機(jī)器。點(diǎn)膠機(jī)主要用于產(chǎn)品工藝中的膠水、油以及其他液體的粘接、灌注、涂層、密封、填充、點(diǎn)滴、線形/弧形/圓形涂膠等。自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)在工業(yè)制造中越來越得到廣泛的應(yīng)用，小到手機(jī)、鏡頭、IC封裝、LCD、LED、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、SCP、BGA、二極管、三極管、精密機(jī)械等；大到飛機(jī)、汽車、機(jī)械制造等，都需要精密的點(diǎn)膠設(shè)備支持。

 

    該設(shè)備主要控制5個(gè)軸，X、Y軸用于水平平面的軌跡控制；Z軸位于X與Y軸水平平面之上，控制軸的上下運(yùn)動(dòng)；U軸可控制涂槍正反方向旋轉(zhuǎn)。此外，一個(gè)控制送紙部分為單動(dòng)，整個(gè)控制流程動(dòng)作為所有軸歸原點(diǎn)，所有軸到達(dá)工作位，XZW軸配合，畫出X方向的直線。然后Y方向行走，最后再重復(fù)第一步XZW配合畫出X方向的直線。整體動(dòng)作的邏輯非常簡單，但控制難點(diǎn)在于：

（1）畫出X方向的直線，需要XZW配合。在X軸往前行走的過程中需要Z軸往上提升，同時(shí)W軸旋轉(zhuǎn)，保證涂膠筆與紙面垂直。而且必須連續(xù)。

（2）從X切向Y方向行走必須速度連續(xù)，不能有滯后。

（3）機(jī)構(gòu)本身有四軸參與連續(xù)插補(bǔ)，用臺(tái)達(dá)現(xiàn)有三軸20PM00M，難以實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)有20PM00M具有點(diǎn)膠機(jī)模式最多只能控制三軸。采用10PM六軸插補(bǔ)模式，測試，從一個(gè)指令到另一個(gè)運(yùn)動(dòng)指令之間會(huì)有微小的速度變化，導(dǎo)致涂膠會(huì)有厚度變化。

 

 

基于控制的連續(xù)性與對(duì)速度的嚴(yán)格性，以下方案無疑能滿足要求。采用2臺(tái)20PM作為控制核心，一臺(tái)作為主機(jī)，一臺(tái)作為從機(jī)，主機(jī)的第二個(gè)軸輸出，作為虛擬主軸，其它四軸輸出作為電子凸輪軸。臺(tái)達(dá)控制電氣建構(gòu)和系統(tǒng)配置如圖2、表1所示。

 

 

 

多軸凸輪模式?jīng)]有像單凸輪模式有區(qū)分周期和非周期模式，僅以連續(xù)周期的方式運(yùn)作。在使用多凸輪功能時(shí)，凸輪軸只能固定使用一組CAM表，即PMsoft之CAM Chart 0、 1 、2 分別對(duì)應(yīng)x、y、z三軸，如圖3所示。

 

多凸輪啟動(dòng)與單凸輪相同，由X軸運(yùn)動(dòng)命令D1846寄存器來啟動(dòng)。然而，不同的是要設(shè)定各凸輪軸的運(yùn)動(dòng)模式并開啟C200計(jì)數(shù)器以計(jì)算主軸脈沖數(shù)，以下先針對(duì)這三項(xiàng)做說明:

（1）D1846，D1846=H’2000啟動(dòng)多凸輪運(yùn)動(dòng)，與啟動(dòng)單凸輪周期模式相同。

（2）工作模式設(shè)定(X-D1847 Y-D1927Z-D2007)。在多凸輪時(shí)，須先將X軸之D1847之Bit12..11設(shè)定為01，而D1927與D2007則視Y、Z凸輪軸是否啟動(dòng)來設(shè)定寄存器之Bit11。

（3）C200/C204計(jì)數(shù)器，設(shè)定并啟動(dòng)C200/C204，多軸中斷插入電子凸輪會(huì)使C200/C20做為主軸的輸入信號(hào)，計(jì)數(shù)模式設(shè)定需配合主軸信號(hào)之脈沖形式。C200/C204計(jì)數(shù)模式設(shè)定如表2所示。

 

裝置	C200計(jì)數(shù)模式	裝置	C204計(jì)數(shù)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倍頻)	M1204=0, M1205=1	A/B(1倍頻)
M1200=1, M1201=1	4A/B(4倍頻)	M1204=1, M1205=1	4A/B(4倍頻)

 

第二臺(tái)20PM與第一臺(tái)的之間采用虛擬主軸方式連接，如圖4所示。

 

 圖4  虛軸處理示意圖

 

通過以上可以知道實(shí)現(xiàn)方式用一個(gè)虛擬主軸，(第一個(gè)20PM的Y軸），實(shí)現(xiàn)四個(gè)從軸無速度延遲同步。第一個(gè)20PM，兩個(gè)從軸，第二個(gè)20PM兩個(gè)從軸。第二個(gè)20PM一軸單獨(dú)動(dòng)作。這樣可完全達(dá)到客戶四軸之間聯(lián)動(dòng)，速度無延遲的絕佳效果。下面通過程序介紹具體實(shí)現(xiàn)方法及難點(diǎn)解決方案。

 

由上可知，通過一個(gè)虛擬主軸，多個(gè)從軸的方式這樣可完全達(dá)到客戶四軸之間聯(lián)動(dòng)，速度無延遲的功能。但是曲線如何實(shí)現(xiàn)，下面通過程序介紹具體實(shí)現(xiàn)方法及難點(diǎn)解決方案。

軌跡如何示教。由于采用的虛擬主軸模式，而客戶常用的習(xí)慣是對(duì)實(shí)軸模式，即X、Y、Z、R到達(dá)每一位置后，采樣一點(diǎn)。而現(xiàn)在的模式是所有從軸模式必須跟蹤虛擬主軸來運(yùn)行，  

虛擬主軸確定。采用方法為這四軸運(yùn)動(dòng)是必須與X或Y同步，在程序里，示教時(shí)把X或Y的坐標(biāo)輸入到主軸作為虛擬主軸位置。其中，P1是示教子程序，P2為寫入凸輪表子程序。以下結(jié)合圖片具體講解如何保證程序的實(shí)現(xiàn)。圖5為P1、P2示意圖。

 

（1）記錄子程序里每軸點(diǎn)動(dòng)，如圖6所示。

 

（2）把示教得到的值寫到放在D500-D900里，如圖7所示

          

 圖7 D500-D900示教值

（3）把示教得到的值寫到凸輪表里調(diào)用子程序2，如圖8所示。

 

（4）如此完成四個(gè)凸輪數(shù)據(jù)，剩下只需按凸輪表執(zhí)行。圖9為示教及運(yùn)行人機(jī)界面

 

3.1  設(shè)備整體外觀如圖11所示

 

 

3.2  設(shè)備側(cè)面如圖11所示

       

3.3  電氣控制如圖13所示

 

 

  目前，應(yīng)用速度連續(xù)定位的系統(tǒng)越來越多，遍布各行業(yè)，20PM均有了大量成功案例，過去對(duì)于三軸有專門點(diǎn)膠機(jī)模式，通過這個(gè)案例可擴(kuò)展到對(duì)多軸需要速度連續(xù)與位置準(zhǔn)確的場合。

 

余強(qiáng)，出生于1969 年 12 月，畢業(yè)于安徽機(jī)電學(xué)院電氣工程系工業(yè)自動(dòng)化專業(yè)，曾就職于信息產(chǎn)業(yè)部第八研究所和科大創(chuàng)新股份有限公司自動(dòng)化分公司工程部，現(xiàn)就職于中達(dá)電通股份有限股份有限公司PLC產(chǎn)品開發(fā)處，主要專注于PLC在自動(dòng)化的高端運(yùn)用，包括各類機(jī)械設(shè)備的精密運(yùn)動(dòng)控制及工程項(xiàng)目的過程控制的研究與市場開發(fā)。