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    應(yīng)用方案:漢德保混合伺服在牙刷植毛機(jī)上的應(yīng)用方案


    關(guān)鍵詞:漢德保、混合伺服驅(qū)動器、牙刷植毛機(jī)

    一、應(yīng)用背景

        當(dāng)今,人們的生活水平不斷提高,人們對清潔工具也有了更高的需求。目前,全球牙刷年需求量已經(jīng)超過90億支,并以每年10%的速度遞增。中國人口眾多,牙刷做為現(xiàn)代生活必需品需求相當(dāng)?shù)拇?。牙刷雖小卻是一個(gè)消費(fèi)巨大市場成熟的大商品,并且伴隨著生活質(zhì)量的提高,對于牙刷的質(zhì)量同樣提高,優(yōu)質(zhì)的保健牙刷設(shè)備的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量需求促進(jìn)了高速牙刷植毛機(jī)的設(shè)備開發(fā)。高速牙刷植毛機(jī)可實(shí)現(xiàn)多軸、多工位、多工序的全自動加工流程。

        目前大部分植毛機(jī)廠商采用的是步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng),由于步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速低、步進(jìn)角距大使得植毛速度慢,并且精度較差,這就直接影響了廠商的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)品質(zhì),而且步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)容易產(chǎn)生丟步,發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)也不能及時(shí)糾正,從而造成材料的損失。交流伺服系統(tǒng)作為高轉(zhuǎn)速和高細(xì)分精度的運(yùn)動控制系統(tǒng),在此有著無與倫比的優(yōu)勢,但是交流伺服價(jià)格較貴,不利于降低成本。 

        深圳漢德保公司憑借多年運(yùn)動控制行業(yè)的專業(yè)背景,研發(fā)出ED系列混合伺服系統(tǒng),有效地平衡了步進(jìn)、伺服在速度、精度、價(jià)格三方面的矛盾,具有很高的性價(jià)比。該系統(tǒng)的混合伺服電機(jī)在恒轉(zhuǎn)矩輸出下轉(zhuǎn)速能達(dá)到2000RPM,編碼器線數(shù)2500PPR,驅(qū)動器內(nèi)部采用4倍頻技術(shù)對控制脈沖4細(xì)分后可使電機(jī)每圈分辨率達(dá) 10000PPR。

    二、電氣結(jié)構(gòu)及工藝流程 

        高速牙刷植毛機(jī)傳動結(jié)構(gòu)由主驅(qū)動軸和四個(gè)步進(jìn)/伺服驅(qū)動軸系統(tǒng)組成。四個(gè)步進(jìn)/伺服軸分別為水平X軸,垂直Y軸,換毛Z軸與旋轉(zhuǎn)A軸。
    ◆XY兩軸--------坐標(biāo)決定牙刷孔的位置;
    ◆A軸--------更換至下一個(gè)牙刷;
    ◆Z軸--------更換牙刷毛色;
        當(dāng)主軸電機(jī)(變頻器控制)運(yùn)轉(zhuǎn),四個(gè)電控步進(jìn)/伺服軸隨之運(yùn)轉(zhuǎn),主軸停則其余四軸隨動停止。主軸的轉(zhuǎn)速決定植毛的速度,四個(gè)步進(jìn)/伺服軸響應(yīng)要求協(xié)調(diào)驅(qū)動,否則會出現(xiàn)脫毛或者毛不齊的現(xiàn)象。
    動作過程
        夾子從Y軸方向上將牙刷把柄夾住→夾子做90度定位到Z軸方向→平臺帶動夾子做X,Y軸運(yùn)動使刷毛可以被打到牙刷頭的毛孔中→植毛完成,夾子向下旋轉(zhuǎn)90度→夾子松開,一支牙刷加工完成。


    伺服控制系統(tǒng)


    三、漢德?;旌纤欧到y(tǒng) 

        漢德保混合伺服電機(jī)內(nèi)置增量式光電編碼器(2500線或1000線可選),適配漢德?;旌纤欧?qū)動器,徹底解決開環(huán)步進(jìn)電機(jī)丟步的問題,提升機(jī)器加工速度和精度。通過優(yōu)化的磁路設(shè)計(jì),選用優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片和耐高溫永磁體材料,提高電機(jī)功率密度,提升電機(jī)平穩(wěn)性,顯著降低電機(jī)溫升。產(chǎn)品線涵括20~86機(jī)座、0.1NM~12NM多種電機(jī)型號。

    性能指標(biāo)
    步進(jìn)
    伺服
    混合伺服
    控制方式
    開環(huán),有丟步現(xiàn)象
    閉環(huán),無丟步現(xiàn)象
    閉環(huán),無丟步現(xiàn)象
    速度
    1000rpm以下
    額定3000rpm
    最高3000rpm
    精度
    由電機(jī)步距角決定
    由編碼器精度決定
    由編碼器精度決定
    轉(zhuǎn)矩特性
    力矩隨速度升高下降很快
    恒定力矩輸出
    在高速時(shí)(如2000rpm以上),力矩下降較快
    運(yùn)動特性
    低頻振動,停止時(shí)不抖動
    停止時(shí)有微振
    零速停止穩(wěn)定,高速停止時(shí)不抖動
    電機(jī)溫升
    在高速或頻繁啟停時(shí)發(fā)熱較嚴(yán)重,
    可能會影響電機(jī)壽命
    溫升小
    介于步進(jìn)與伺服之間
    成本


    適用場合
    對速度、精度要求不高場合
    對速度、精度要求高場合
    短距離快速啟停場合,對速度、精度要求較高場合

    混合伺服電機(jī)

    ◆產(chǎn)品涵蓋20~86機(jī)座,安裝尺寸完全兼容同型號步進(jìn)電機(jī)

    ◆內(nèi)置增量式光電編碼器(2500線或1000線可選)

    ◆輸出轉(zhuǎn)矩大 ,高轉(zhuǎn)速

    ◆電機(jī)發(fā)熱小,噪音低,效率高

    ◆高速停止平穩(wěn)快速,無零速振蕩運(yùn)行平穩(wěn),振動噪聲小

    ◆響應(yīng)速度快,適合頻繁啟停的場合


    四、現(xiàn)場調(diào)試結(jié)果 

    該植毛機(jī)的基本參數(shù)如下:
    A系列高速雙色牙刷植毛機(jī)
    臺面面積 330mm*330mm

    植毛孔徑

    Φ=1.6-3mm
    X-Y行程 300mm*300mm 植毛速度 700-850孔/分鐘
    電   源 220V 植毛長度 L=10-15mm
    毛   箱 雙色  


    工藝要求:

    a、每分鐘裁800孔左右
    b、誤差控制在1個(gè)絲以內(nèi)
    c、工作情況分為:全自動、試機(jī)、半自動
    d、在拿到新的板型時(shí),終端用戶既可以手動直接輸入坐標(biāo),也可以通過對孔自動得到坐標(biāo)
    e、在樣板輸入時(shí)可以進(jìn)行插孔或刪孔
    f、樣板輸入完成后可以自動得到整體位移量,也可以手動直接輸入整體位移量
    g、預(yù)留給終端用戶多種產(chǎn)品保存功能
        牙刷植毛機(jī)上共使用4套混合伺服:1套控制A軸夾牙刷的夾子做90度定位;2套帶動固定平臺做X,Y軸運(yùn)動,要求響應(yīng)高定位精準(zhǔn);第4套控制Z軸切換不同顏色的刷毛。
        漢德保公司的配置方案為(X/Y/Z/A):ED34混合伺服驅(qū)動器 + EMH3403混合伺服電機(jī)。

    伺服控制系統(tǒng)


    現(xiàn)場測試證明,植毛速度堪比伺服電機(jī),可以做到 900次/分鐘植毛速度。而且在高速啟停的同時(shí),整體動作的平穩(wěn)性柔和性更尤為突出。通過上位機(jī)PLC內(nèi)部自制脈沖S曲線的應(yīng)用可以做到跳孔植毛,且跳孔時(shí),在保證了跳孔精度的同時(shí)機(jī)器跟平時(shí)基本一樣平穩(wěn),不會出現(xiàn)明顯的抖動。產(chǎn)品品質(zhì)上明顯優(yōu)于步進(jìn)電機(jī),具有很強(qiáng)的競爭力。


    五、結(jié)語

        通過在客戶的長期的使用,漢德?;旌纤欧到y(tǒng)性能穩(wěn)定,效果很好,深受好評。隨著國內(nèi)高速牙刷植毛機(jī)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)能力的逐漸提升,植毛機(jī)的市場一定競爭的更加激烈,與其配套的剪毛機(jī)設(shè)備也隨之提升,而且更先進(jìn)的植毛、剪毛一體機(jī)也會出現(xiàn)。漢德保混合伺服憑借極具競爭力的性價(jià)比將更受客戶青睞。
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    此文關(guān)鍵詞:混合伺服
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