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臺達A系列伺服在快速成形機上的應用

中達電通股份有限公司
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摘  要:介紹了臺達A系列伺服控制器在MEM300快速成形機上的應用,MEM300快速成形機的工藝特點和臺達伺服參數(shù)手動調(diào)整和自動調(diào)整的使用。
關(guān)鍵詞:快速成形  臺達伺服
1引言
90年代開始,市場環(huán)境發(fā)生了巨大的變化。消費者的需求更加的個性化和多樣化;制造商們不但要快速的設(shè)計出符合人們消費要求的產(chǎn)品,還要很快的生產(chǎn)制造出來。因此,一個新興的快速成型技術(shù)逐步的形成并得以快速的發(fā)展。臺達伺服利用它的高性能和快速精確的定位等功能,在快速成形機的X軸和Y軸的快速定位中得以應用和發(fā)展。
2快速成型的原理
快速成形技術(shù)(快速原形技術(shù),簡稱RP)是是九十年代發(fā)展起來的一項先進制造技術(shù),RP是為制造業(yè)企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)服務的一項關(guān)鍵共性技術(shù), 對促進企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新、縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品競爭力有積極的推動作用。自該技術(shù)問世以來,已經(jīng)在發(fā)達國家的制造業(yè)中得到了廣泛應用,并由此產(chǎn)生一個新興的技術(shù)領(lǐng)域。
快速成形技術(shù)基于計算機輔助設(shè)計及制造技術(shù)、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、材料去除成型、材料增加成形技術(shù)的集成;快速成形其基本過程是:首先設(shè)計出所需零件的計算機三維模型(數(shù)字模型、CAD模型),然后根據(jù)工藝要求,按照一定的規(guī)律將該模型離散為一系列有序的單元,通常在Z向?qū)⑵浒匆欢ê穸冗M行離散(習慣稱為分層),把原來的三維CAD模型變成一系列的層片;再根據(jù)每個層片的輪廓信息,輸入加工參數(shù),自動生成數(shù)控代碼;最后由成形系統(tǒng)成形一系列層片并自動將它們聯(lián)接起來,得到一個三維物理實體。快速成型的工作流程如圖1示。

圖1快速成型的工作流程
 
3  MEM300快速成形機的工藝特點
(1)簡要原理。MEM300快速成形機是通過CARK系統(tǒng)軟件生成的STL格式的文件,轉(zhuǎn)換的加工代碼傳遞給PMAC控制卡(美國Delta Tau公司運動控制卡),由PMAC控制卡發(fā)出兩路5V的開集極的脈沖信號給X、Y軸臺達伺服控制器,臺達伺服控制伺服電機,伺服電機通過精密滾珠絲杠帶動擠壓噴射噴頭實現(xiàn)堆積三維物理實體的過程。
(2)MEM300快速成形機的特點。設(shè)備是以數(shù)控機床原理設(shè)計,剛性好,運行平穩(wěn);X、Y軸采用臺達A系列伺服電機驅(qū)動,精密滾珠絲杠傳動,精密滾珠直線導軌導向;特有填充路徑網(wǎng)格優(yōu)化設(shè)計技術(shù),使原型表面質(zhì)量更高;系統(tǒng)軟件可以對STL格式原文件實現(xiàn)自動檢驗、修補功能;絲材寬度自動補償技術(shù),保證零件精度;絲材成型后的可打磨性好,易于后期精加工;擠壓噴射噴頭無流涎、高響應;高質(zhì)量元器件及傳感系統(tǒng),具報警裝置,可靠性高,可長時間連續(xù)運行;精密微泵增壓系統(tǒng)控制的遠程送絲機構(gòu),確保送絲過程持續(xù)、穩(wěn)定;快速切換噴嘴結(jié)構(gòu),便于保養(yǎng)、維修及更換。
4 臺達伺服控制器的快速成形機
4.1伺服控制器和PMAC卡的連接
PMAC卡和臺達伺服控制器的連接方式有兩種:半閉環(huán)連接和全閉環(huán)連接。
(1)半閉環(huán)的連接:PMAC卡輸出的脈沖信號是帶5V電源的開集極。臺達伺服脈沖信號是使用外部電源的開集極的接線方式,36、43是脈沖正和方向正信號的管角,41是脈沖負信號的管角,37是方向負信號的管角;17和11短接、45和9短接是為了上電就讓伺服電機勵磁。接線方式如圖2所示。

圖2半閉環(huán)的連接
 
全閉環(huán)的連接:PMAC卡輸出的脈沖信號和臺達伺服的脈沖信號和伺服ON等的接線方式同半閉環(huán)的接線方式一樣;不同的是全閉環(huán)方式將臺達伺服電機反饋給伺服控制器的編碼器信號,再反饋給上位機PMAC卡進行控制;其中21是A相+信號、22是A相-信號、25是B相+信號、23是B相-信號、50是Z相+信號、24是Z相-信號;接線方式如圖3所示。

圖3全閉環(huán)的連接
 
4.2臺達伺服控制器的調(diào)試
(1)手動調(diào)試:在整個系統(tǒng)的機械安裝和電器的連接完畢后,首先利用上位系統(tǒng)或臺達伺服所具有的手動控制方式,同時將所有伺服的參數(shù)P0-02設(shè)置成14,讓機構(gòu)的X軸和Y軸進行往復的運動,在伺服的顯示屏上會顯示伺服在此機構(gòu)上面應用的轉(zhuǎn)動慣量JL/JM,我們利用臺達伺服的調(diào)試小軟件GAIN.EXE,將伺服顯示的轉(zhuǎn)動慣量JL/JM和我們通過調(diào)試計算出來的響應頻寬B.W輸入的GAIN.EXE軟件中,在快速成形機中我們測試伺服的轉(zhuǎn)動慣量JL/JM是2.5、響應頻寬B.W是80-100,計算出來我們需要的參數(shù),把這些參數(shù)手動輸入的伺服控制器中,快速成形機即可正常運行。
(2)自動調(diào)試:這種調(diào)試比手動要簡單了,首先也要像手動那樣先將轉(zhuǎn)動慣量JL/JM:2.5測試出來,把這個值輸入到參數(shù)P1-37中,再把參數(shù)P2-31設(shè)置成54、P2-32設(shè)置成5,這樣快速成形機就可以正常運行了。
手動調(diào)整比自動調(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機構(gòu)的參數(shù);但是手動調(diào)整的時間要比較長,花費的工期也比較多,同時在成批量生產(chǎn)的過程中,伺服參數(shù)的輸入等也都非常的不方便;臺達A系列伺服的高性能、整定時間短、在快速成形機應用中的調(diào)頻參數(shù)比較寬等等,所以我們在快速成形機的正常應用中使用自動調(diào)整比較多一點。
(3)臺達伺服在快速成形機中應用需要更改的參數(shù)即參數(shù)的說明:
P0-02:14=驅(qū)動器的狀態(tài)的顯示;用來顯示機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量;P1-37:2.5=伺服電機的負載慣量比;在自動模式下用來設(shè)定伺服電機的負載慣量比;P1-44:2=電子齒輪比的分子;使伺服電機帶動的滾珠絲杠等機構(gòu)運動的距離與上位機要求的距離相同;P2-00:157=位置控制增益;主要控制伺服位置環(huán)回路的應答性;P2-04:2189=速度控制增益;主要控制伺服速度環(huán)回路的應答性;P2-06:100=速度積分補償;控制伺服電機、機構(gòu)的固定偏差和整個機構(gòu)的抖動;P2-25:2=共振抑制低通濾波;用來設(shè)定共振抑制低通濾波的時間常數(shù);P2-26:51=外部干擾抵抗增益;用來增加對外力的抵抗能力并降低加減速的過沖現(xiàn)象;P2-31:54=自動及簡易模式設(shè)定;在自動模式時用來設(shè)定響應的頻寬;P2-32:5=增益調(diào)整方式;設(shè)定伺服的調(diào)整模式為PDFF自動模式即負載慣量比固定,伺服的響應頻寬可調(diào)整。
5結(jié)束語
快速成形機是一種具有廣泛應用前景的正在不斷完善的高新技術(shù)機械設(shè)備。隨著市場競爭的日趨激烈,該設(shè)備將會被越來越多的企業(yè)所應用,對企業(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)濟效益。同時,快速成形機的市場競爭也越來越激烈,臺達伺服利用它的高性價比在快速成形機上得以應用,同時也一定會有非常廣泛的發(fā)展空間。

 
 
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