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中達(dá)電通股份有限公司北京分公司     鞠鳳軍

 Ju Fengjun

 

摘  要：本文主要介紹中達(dá)電通的數(shù)控系統(tǒng)PUTNC-H4-4和A系列伺服在手機(jī)塑殼生產(chǎn)線上的重要設(shè)備點(diǎn)膠機(jī)的成功應(yīng)用，數(shù)控系統(tǒng)控制理論、特點(diǎn)和伺服調(diào)試及相關(guān)參數(shù)的講解等。

關(guān)鍵詞：點(diǎn)膠機(jī)  數(shù)控系統(tǒng)  伺服 

    本文所述的電子整機(jī)生產(chǎn)點(diǎn)膠機(jī)在手機(jī)等手持移動類電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝中用于按鍵點(diǎn)膠、電池封裝、線圈點(diǎn)膠、PCB板綁定封膠、IC封膠、喇叭外圈點(diǎn)膠、PDA封膠、LCD封膠、IC封裝、IC粘接、機(jī)殼粘接等電子產(chǎn)品加工、光學(xué)器件加工、機(jī)械密封等應(yīng)用。近年市場環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，手機(jī)做為時(shí)尚的新產(chǎn)物飛速發(fā)展成為大眾的熱門需求。手機(jī)外形的美觀程度及質(zhì)量的好壞成為手機(jī)市場競爭的重要的因素。點(diǎn)膠機(jī)則是手機(jī)塑殼生產(chǎn)線的重要設(shè)備；手機(jī)塑殼生產(chǎn)線要達(dá)到最大的產(chǎn)量，必須要考慮生產(chǎn)線的效率。點(diǎn)膠機(jī)做為手機(jī)塑殼生產(chǎn)線中的重要設(shè)備，提高點(diǎn)膠機(jī)的生產(chǎn)效率具有十分重要的意義。一般意義的點(diǎn)膠機(jī)還是印制電路板PCB表面安裝工藝SMT的基本生產(chǎn)設(shè)備，用途極為廣泛。

（1）數(shù)控系統(tǒng)控制的點(diǎn)膠機(jī)設(shè)備共有四個(gè)軸，使用四臺伺服控制器和伺服電機(jī)，X軸一臺、Y軸兩臺、Z軸一臺。輸入信號有急停按鈕、手動自動轉(zhuǎn)換按鈕、手動點(diǎn)膠按鈕、暫停按鈕、回零按鈕、左右限位輸入信號及伺服報(bào)警信號等共計(jì)21個(gè)輸入信號。控制流程是使用數(shù)控系統(tǒng)控制四個(gè)伺服控制器及伺服電機(jī)、四個(gè)點(diǎn)膠器的開關(guān)信號，自動運(yùn)行時(shí)Y軸控制的兩個(gè)平臺交替工作，X軸和兩個(gè)Y軸需要走直線插補(bǔ)或圓弧插補(bǔ)，Z軸需要走不同高度的點(diǎn)膠面，更換產(chǎn)品比較頻繁，更換產(chǎn)品后需手動調(diào)整開膠點(diǎn)，然后再進(jìn)行單步動作或自動運(yùn)行。

（2）功能與特點(diǎn)：所有軸上均采用了滾珠絲杠和伺服電機(jī)，可以確保用戶能夠流暢、精準(zhǔn)、正確地點(diǎn)膠；點(diǎn)膠準(zhǔn)確、均勻；注膠量、點(diǎn)膠速度可任意調(diào)節(jié)；LED中文菜單顯示；5.輕觸式按鍵操作；控制簡單、方便、直觀。

（1）客戶的原控制方案是：5.7寸液晶平＋軸卡控制器＋伺服控制器＋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案。這種控制方案的不足之處有：系統(tǒng)的穩(wěn)定性、抗干擾性等非常的差；系統(tǒng)的控制是完全開環(huán)的控制即控制板卡直接通過脈沖來控制伺服控制器，導(dǎo)致在用戶流暢、精準(zhǔn)、正確地點(diǎn)膠等方面存在不足；G代碼功能、M代碼功能等方面存在不足，不能直接執(zhí)行CAD等圖形編輯軟件生成的代碼程序，用戶使用非常的不方便。

（2）點(diǎn)膠機(jī)設(shè)備需要四個(gè)軸控制即X、Y(2個(gè))、Z，但是X和Y(2個(gè))要進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)行，而插補(bǔ)運(yùn)行時(shí)在G代碼的加工軟件指令中只有X和Y、X和Z、Y和Z,要與CAD等圖形編輯軟件生成的G代碼程序通用就不能使用2個(gè)Y軸，因此解決的方式是使用中達(dá)電通的四軸數(shù)控系統(tǒng)(PUTNC-H4-4)：X軸控制原來的X軸在橫向運(yùn)動，Y軸控制原來的Y1軸，同橫向的X軸進(jìn)行插補(bǔ)控制第一個(gè)點(diǎn)膠平臺，Z軸控制原來的Y2軸，同橫向的X軸進(jìn)行插補(bǔ)控制第二個(gè)點(diǎn)膠平臺，A軸控制原來的Z軸走不同高度的點(diǎn)膠面，這樣就可以解決控制系統(tǒng)能直接執(zhí)行CAD等圖形編輯軟件生成的代碼程序。中達(dá)的數(shù)控系統(tǒng)本身具有24個(gè)輸入點(diǎn)、16個(gè)輸出點(diǎn)，設(shè)備的I/O點(diǎn)也夠使用，中達(dá)的A系列伺服使用的控制理論是最先進(jìn)的強(qiáng)健式的控制理論(PDFF),即使在伺服電機(jī)的負(fù)載慣量大范圍的變化時(shí)，伺服系統(tǒng)仍然可以保持優(yōu)異的性能，進(jìn)行流暢、精準(zhǔn)、正確地定位。

通過客戶的技術(shù)要求和原控制方案的不足我們選擇了中達(dá)電通的數(shù)控系統(tǒng)的控制方案即：數(shù)控系統(tǒng)（PUTNC-H4-4）+ASDA伺服控制系統(tǒng)＋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案。

 

    中達(dá)電通數(shù)控的控制架構(gòu)如圖1所示。中達(dá)電通PUTNC-H4-4的主要功能與特點(diǎn)：開放式的系統(tǒng)架構(gòu)，內(nèi)含嵌入式可編程 PLC ，可應(yīng)用各類產(chǎn)業(yè)機(jī)械和自動化設(shè)備。高清晰LCD液晶顯示，用戶可以自行規(guī)劃畫面內(nèi)容，亦可RS232連接更親和的DELTA人機(jī)界面。全功能CNC鍵盤，配合PLC開發(fā)，可自定義按鍵功能，操作更靈活。先進(jìn)機(jī)型最大提供多至4軸的伺服軸接口, 響應(yīng)速度可達(dá)1000Kpps，運(yùn)動速度更快。解析度可設(shè)定至 7 位數(shù)，配合不同的檢測裝置可實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)/閉環(huán)控制架構(gòu)，控制精度更高。最大提供2組D/A輸出、A/D輸入。提供標(biāo)準(zhǔn)的24點(diǎn)輸入和16點(diǎn)輸出，如有需要可選配I/O擴(kuò)展單元，可再擴(kuò)充32點(diǎn)輸入，32點(diǎn)輸出。具有主仆模式功能和被動ENCODER反饋功能，輕松構(gòu)建主從追隨和同步裁剪功能。除支持標(biāo)準(zhǔn)G代碼NC編程外，更提供變量表格編程和示教功能編程功能，編程更靈活。更具有MACRO宏指令，可以進(jìn)行數(shù)學(xué)、邏輯運(yùn)算，NC編程功能更強(qiáng)大。程序存儲容量 256K byte，NC程序組別高達(dá)1000組。提供RS232C標(biāo)準(zhǔn)接口，可連接個(gè)人電腦（PC）實(shí)現(xiàn)DNC 在線加工功能。

ASDA伺服采用的是先進(jìn)強(qiáng)健式的伺服控制理論(PDFF)如圖2所示。PDFF系統(tǒng)特點(diǎn)：

         

                        圖2強(qiáng)健式伺服控制(PDFF)系統(tǒng)

     

（1）在大范圍負(fù)載慣量變化,系統(tǒng)依然保有優(yōu)秀性能。

（2）對命令和干擾有不同的補(bǔ)償控制。

（3）穩(wěn)定性完全保證。

（4）阻尼剛性優(yōu)良, 低速轉(zhuǎn)動特性優(yōu)良。

（5）超越量很小。

    由于PDFF控制參數(shù)需由繁復(fù)數(shù)學(xué)計(jì)算而得, 使用者無法自行調(diào)整。解決的對策是依阻尼剛性的大小, 驅(qū)動器內(nèi)含十組強(qiáng)健控制器, 供使用者選用。

             

電控柜2-1                        電控柜2-2

    系統(tǒng)I/O點(diǎn)的規(guī)劃與連接參見表1。

表1   Ｉ／Ｏ點(diǎn)規(guī)劃

 

數(shù)控系統(tǒng)基于臺達(dá)運(yùn)動控制集成技術(shù)平臺：PUTNC-H4-4(1個(gè))、輸入板AB208(1個(gè))、輸出板AB209(1個(gè))。伺服控制系統(tǒng)：ASD-A0121LA(3套)、ASD-A0221LA(1套)。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

                   圖1 系統(tǒng)電原理

 

（1）手動調(diào)試：在整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械安裝和電器的連接完畢后，首先利用上位系統(tǒng)或臺達(dá)伺服所具有的手動控制方式，同時(shí)將所有伺服的參數(shù)P0-02設(shè)置成14，讓機(jī)構(gòu)的X軸和Y軸進(jìn)行往復(fù)的運(yùn)動，在伺服的顯示屏上會顯示伺服在此機(jī)構(gòu)上面應(yīng)用的轉(zhuǎn)動慣量JL/JM，我們利用臺達(dá)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(jì)算出來的響應(yīng)頻寬B.W輸入的GAIN.EXE軟件中，在點(diǎn)膠機(jī)中我們測試出伺服的轉(zhuǎn)動慣量JL/JM、響應(yīng)頻寬B.W是80，計(jì)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，點(diǎn)膠機(jī)即可正常運(yùn)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測試出來，把這個(gè)值輸入到參數(shù)P1-37中，再把參數(shù)P2-31設(shè)置成64、P2-32設(shè)置成5，這樣點(diǎn)膠機(jī)就可以正常運(yùn)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(gè)機(jī)構(gòu)的參數(shù)；但是手動調(diào)整的時(shí)間要比較長，花費(fèi)的工期也比較多，同時(shí)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(dá)A系列伺服的高性能、整定時(shí)間短、在點(diǎn)膠機(jī)應(yīng)用中的調(diào)頻參數(shù)比較寬等等，所以我們在點(diǎn)膠機(jī)的正常應(yīng)用中使用自動調(diào)整比較多一點(diǎn)。

 

點(diǎn)膠機(jī)是一種具有廣泛應(yīng)用前景的手機(jī)塑殼生產(chǎn)線、PCB板生產(chǎn)線、SMT混裝生產(chǎn)線等中的重要設(shè)備。中達(dá)數(shù)控點(diǎn)膠機(jī)可以減少生產(chǎn)線的生產(chǎn)周期時(shí)間。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(yīng)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(jì)效益。