全自動六軸玻璃打孔案例解析
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1 設(shè)備概況
全自動玻璃打孔機(jī)包含6顆伺服、定位軸、X1及X2送料軸、Y軸、Z1軸、Z2軸。具體如圖1所示。
圖1全自動打孔機(jī)示意圖
（1）定位軸：選用玻璃精確定位（B2伺服*1），經(jīng)減速機(jī)后由絲杠傳動。計(jì)算打孔點(diǎn)到玻璃邊沿距離，定位到位置后，放下?lián)鯄K，實(shí)現(xiàn)玻璃板的精確定位；
（2）X軸：玻璃傳送（B2伺服*2），經(jīng)減速機(jī)后直接驅(qū)動。高摩擦力傳送帶，同時(shí)配合壓夾裝置，保證玻璃板傳送方向，傳送帶的位置和速度由前后兩個(gè)伺服控制，通過計(jì)算打孔點(diǎn)到玻璃邊緣的位置，傳送帶定位到對應(yīng)路徑位置；
（3）Y軸：打孔鉆頭定位（A2伺服*1），經(jīng)減速機(jī)后由絲杠傳動。鉆頭安裝在Y軸上，根據(jù)Y坐標(biāo)點(diǎn)，計(jì)算打孔點(diǎn)到玻璃邊緣的距離，控制Y軸的位置和速度到達(dá)指定打孔點(diǎn)；
（4）Z1、Z2：鉆頭進(jìn)給定位（A2伺服*2），經(jīng)由大小輪及絲杠傳動。Y軸定位后，下鉆頭較高速度1接近玻璃表面，再以速度2進(jìn)行距離1的倒邊，再以速度3進(jìn)行距離2攻進(jìn)，最后以速度4慢速退刀；下鉆頭退刀后上鉆進(jìn)行與下鉆類似的動作完成打孔。
圖2 X軸擋塊
圖3 Y軸及Z軸
2 技術(shù)參數(shù)
2.1 設(shè)備指標(biāo)
設(shè)備指標(biāo)如表1所示。
表1 設(shè)備指標(biāo)
2.2 硬件清單
硬件清單如表2所示。
表2 硬件清單
2.3 軟件清單
軟件清單如表3所示。
表3 軟件清單
4 輔助工具
輔助工具如表4所示。
表4 輔助工具
3 工藝說明
3.1 定位軸
定位軸使用B2伺服驅(qū)動，控制上采用絕對值定位DDRVA。確定基準(zhǔn)后，采用絕對值定位可以靈活定位到指定位置，避免一定量的數(shù)學(xué)計(jì)算；當(dāng)一次定位完成，開始打孔后，便進(jìn)行下一個(gè)孔位置的比較，如果X坐標(biāo)相同則不需要再次定位，X坐標(biāo)不同，則進(jìn)行下一次定位，定位到位前放下?lián)鯄K，慢速進(jìn)入預(yù)定位置待命；最后一個(gè)空定位完成后，收起擋塊定位至第一孔位置，等待玻璃送出后放下?lián)鯄K。
3.2 Y軸
Y軸使用A2伺服驅(qū)動，控制上采用絕對值定位DDRVA。因?yàn)閅軸上有玻璃夾持壓盤，所以Y定位或重新定位前壓盤必須解除；孔的Y坐標(biāo)與下一個(gè)想同時(shí)，只需要壓盤、壓緊、定位和送料動作后，即可以打孔。
3.3 X1、X2
X1、X2使用兩臺B2伺服分別驅(qū)動，控制上采用增量式定位，分送料后和送料前兩部份。送料過超聲波后，X2不需要同步送料，這時(shí)要高速補(bǔ)料到超聲波前光電位置，以提高工作效率；送料到超聲波后，以一般速度移動，當(dāng)接近至一定距離時(shí)，再以慢速接近——最后貼上擋塊。
3.4 Z1、Z2鉆頭位置定位
Z1、Z2使用兩臺A2伺服分別驅(qū)動，控制上采用PR觸發(fā)來控制鉆頭位置。位置1（6-03），高速（5-60）接近位置1；位置2（6-05），速度1（5-61）攻進(jìn)1；位置3（6-07），速度2（5-62）攻進(jìn)2；位置4（6-09），速度3（5-63）退刀；因?yàn)椴ＡШ穸炔煌煌?guī)格的玻璃的鉆頭攻進(jìn)1位置，攻進(jìn)2的位置需要進(jìn)行調(diào)整，此時(shí)，對應(yīng)PR路徑參數(shù)通過通訊修改，以滿足加工需求。
圖4 PR參數(shù)
圖5 通過軟件規(guī)劃PR路徑
通過Delta ASDA-Soft 規(guī)劃PR路徑，使用絕對值定位，規(guī)劃加速和減速時(shí)間以及目標(biāo)速度索引；需要修改路徑時(shí)，通過通訊修改對應(yīng)路徑的參數(shù)（例如06-03對應(yīng)路徑1的位置命令DATA）。
4 工藝流程圖
圖6 工藝流程圖
在程序設(shè)計(jì)中，因?yàn)楣に嚧┎灞容^靈活，所以選擇臺達(dá)步進(jìn)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，將整套設(shè)備的動作進(jìn)行細(xì)分，在每個(gè)步中設(shè)計(jì)獨(dú)立的控制動作，這樣可以很好地提高工作效率；除以上流程中的功能外，設(shè)備中還有潤滑功能、修鉆功能、修訂基準(zhǔn)、慢速前進(jìn)、慢速后退，這些動作因?yàn)榛诓竭M(jìn)的思路設(shè)計(jì)，所以可以靈活的穿插在程序中。
例如，當(dāng)定位伺服電機(jī)完成最后一次定位，同時(shí)設(shè)備開始打孔后，定位電機(jī)需要后退一定距離，再定位到第一個(gè)孔前一定位置，等待打孔完成，然后將玻璃送出一定距離后，再把定位擋塊放下，最后慢速靠近第一個(gè)孔的定位位置。這里因?yàn)椴捎貌竭M(jìn)程序設(shè)計(jì)，這部分程序獨(dú)立流程設(shè)計(jì)，形成一個(gè)專門的流程控制回路，就可以很容易實(shí)現(xiàn)，又不會影響原有控制的邏輯流程。
5 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
圖7 結(jié)構(gòu)示意圖
圖8 系統(tǒng)實(shí)際布置
利用28SV的4路200K高速脈沖分別控制定位軸、Y軸、X1送料、X2送料四個(gè)伺服；同時(shí)利用28SV的COM2通訊口通過485通訊，與Z1、Z2進(jìn)行通訊，修改PR位置參數(shù)和速度參數(shù)；與3臺變頻器進(jìn)行通訊，修改變頻器的頻率參數(shù)。
6 HMI界面
圖9 HMI
HMI首頁顯示打孔數(shù)量和設(shè)備運(yùn)行狀況。設(shè)置孔數(shù)后（確定孔距參數(shù)通過其他頁面完成），通過控制柜面板按鈕啟動開始打孔。
圖10 設(shè)備參數(shù)
在參數(shù)設(shè)置界面，用戶設(shè)置各軸的機(jī)械補(bǔ)償及時(shí)間參數(shù)；玻璃送出距離是當(dāng)玻璃加工完畢后將玻璃送出的距離，玻璃送出后定位軸才可以再次定位，否則將造成玻璃的擠壓和破損。
圖10 設(shè)備參數(shù)
在參數(shù)設(shè)置界面，用戶設(shè)置各軸的機(jī)械補(bǔ)償及時(shí)間參數(shù)；玻璃送出距離是當(dāng)玻璃加工完畢后將玻璃送出的距離，玻璃送出后定位軸才可以再次定位，否則將造成玻璃的擠壓和破損。
圖11 孔參數(shù)設(shè)置1
圖12 孔參數(shù)設(shè)置2
7.
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