本文基于對(duì)機(jī)械手工作原理等的分析，介紹了東菱EPS系列伺服系統(tǒng)在機(jī)械手上的應(yīng)用，給出了伺服驅(qū)動(dòng)器關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置。

1、引言

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的逐漸激烈，用戶對(duì)所需產(chǎn)品提出了更高的技術(shù)和更合理的性能價(jià)錢(qián)比的要求。伺服系統(tǒng)以其出色的性能完成了對(duì)產(chǎn)品的加工過(guò)程、加工工藝和綜合性能的改造，并在工業(yè)領(lǐng)土中得到了非常廣泛應(yīng)用。機(jī)械手在市場(chǎng)上按照驅(qū)動(dòng)類型主要分為兩種類型：一種是有氣動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)的只是單純的作低速點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)控制的低端的機(jī)械手;而另一種就是要采用高性能伺服作為驅(qū)動(dòng)元件的作高速精確定位的高性能機(jī)械手，也是本文討論的對(duì)象。

2、機(jī)械手設(shè)備組成

機(jī)械手設(shè)備系統(tǒng)部分有PLC、人機(jī)界面、伺服系統(tǒng)等組成。人機(jī)界面，采用觸摸屏，便于操縱人員設(shè)置參數(shù)及對(duì)整臺(tái)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，負(fù)責(zé)人機(jī)對(duì)話交流。PLC做為核心程序的載體，負(fù)責(zé)脈沖信號(hào)的發(fā)送控制伺服及各種反饋信號(hào)的處理，控制各實(shí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)與協(xié)調(diào)。伺服系統(tǒng)，由驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)，碼盤(pán)反饋信號(hào)構(gòu)成，作為主要運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，主要任務(wù)是完成定位精度的克制，嚴(yán)厲實(shí)行來(lái)自PLC的脈沖號(hào)令克制，同時(shí)，保障在屢次啟用負(fù)載下親身運(yùn)動(dòng)的安穩(wěn)性與快速響應(yīng)性，伺服性能直接反映了整臺(tái)設(shè)備的整機(jī)性能與品質(zhì)。機(jī)械手外形圖如圖一所示：

圖一機(jī)械手外形圖

3、機(jī)械手原理簡(jiǎn)介

機(jī)械手的工作原理其實(shí)就是靠伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),由于伺服電機(jī)能夠計(jì)算詳細(xì)的回轉(zhuǎn)圈數(shù)，所以可以計(jì)算出運(yùn)動(dòng)的距離,機(jī)械手上常說(shuō)的軸,是以回轉(zhuǎn)部位來(lái)計(jì)算的,一個(gè)回轉(zhuǎn)部位算一個(gè)軸。機(jī)械手的控制柜內(nèi)是伺服模塊和運(yùn)算基板,用于控制伺服電機(jī)的動(dòng)作和計(jì)算相對(duì)位置。

伺服驅(qū)動(dòng)器接收PLC脈沖指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)機(jī)頭作定位運(yùn)動(dòng)。定位運(yùn)行的過(guò)程中運(yùn)行要平穩(wěn)滑順，伺服的運(yùn)行速度將決定機(jī)械手的工作效率是否能夠滿足客戶的應(yīng)用要求，在高速定位的時(shí)伺服電機(jī)不能出現(xiàn)過(guò)沖，震蕩以及整定時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

4、東菱伺服參數(shù)設(shè)置

機(jī)械手傳動(dòng)系統(tǒng)采用皮帶傳動(dòng)，剛性相對(duì)較軟，增益高時(shí)容易導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生震蕩。而工藝要求伺服平穩(wěn)滑順的進(jìn)行高速定位，不能出現(xiàn)過(guò)沖甚至震蕩。調(diào)試過(guò)程中，要確保在不引起系統(tǒng)震蕩的情況下，盡量調(diào)高速度環(huán)比例增益。速度環(huán)積分增益和位置環(huán)比例增益要調(diào)小，防止橫行軸停止時(shí)產(chǎn)生過(guò)沖。

廣東某機(jī)械手上，以下是東菱伺服控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置說(shuō)明。

X軸：

PA4=0(控制方式選擇，0：位置控制);

PA9=3(電機(jī)型號(hào)選擇，不同電機(jī)此參數(shù)不一樣);

PA11=3500(位置環(huán)增益，范圍500—8000);

PA14=1500(速度環(huán)增益，范圍500—8000);

PA15=3000(速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù)，范圍500—8000);

PA27=1(脈沖輸入邏輯取反，范圍0—1);

PA31=10(輸入指令脈沖倍頻分子);

PA32=1(輸入指令脈沖倍頻分母);

PA38=1500(電流環(huán)增益，范圍500—8000);

PA41=10(電流環(huán)積分時(shí)間常數(shù)，范圍10—50);

P64=0(使能方式，0：內(nèi)部使能，64：外部使能);

Y軸：

PA4=0(控制方式選擇，0：位置控制);

PA9=3(電機(jī)型號(hào)選擇，不同電機(jī)此參數(shù)不一樣);

PA11=3500(位置環(huán)增益，范圍500—8000);

PA14=1500(速度環(huán)增益，范圍500—8000);

PA15=3000(速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù)，范圍500—8000);

PA27=1(脈沖輸入邏輯取反，范圍0—1);

PA31=10(輸入指令脈沖倍頻分子);

PA32=1(輸入指令脈沖倍頻分母);

PA38=1500(電流環(huán)增益，范圍500—8000);

PA41=10(電流環(huán)積分時(shí)間常數(shù)，范圍10—50);

PA64=0(使能方式，0：內(nèi)部使能，64：外部使能);

Z軸：

PA4=0(控制方式選擇，0：位置控制);

PA9=3(電機(jī)型號(hào)選擇，不同電機(jī)此參數(shù)不一樣);

PA11=3500(位置環(huán)增益，范圍500—8000);

PA14=1500(速度環(huán)增益，范圍500—8000);

PA15=3000(速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù)，范圍500—8000);

PA27=1(脈沖輸入邏輯取反，范圍0—1);

PA31=10(輸入指令脈沖倍頻分子);

PA32=1(輸入指令脈沖倍頻分母);

PA38=1500(電流環(huán)增益，范圍500—8000);

PA41=10(電流環(huán)積分時(shí)間常數(shù)，范圍10—50);

PA64=0(使能方式，0：內(nèi)部使能，64：外部使能);

PA66=6(抱閘信號(hào)BRK_OFF邏輯選擇)

注：電子齒輪比=PA31/PA32==Ppulse/P

其中Ppulse：電機(jī)每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，指電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈電機(jī)反饋元件反饋的的脈沖數(shù)(脈沖/圈)。如2500線的增量式編碼器，其反饋到驅(qū)動(dòng)器的脈沖數(shù)為2500×4=10000;

P：指要使電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈伺服所需接收的上位機(jī)指令脈沖數(shù)(脈沖/圈);

5、調(diào)試注意事項(xiàng)

為了保證伺服驅(qū)動(dòng)器能夠可靠、穩(wěn)定、正確的運(yùn)行，在伺服系統(tǒng)的安裝、調(diào)試以及使用過(guò)程中，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

1)正確的接線：東菱伺服標(biāo)配編碼器線和電機(jī)動(dòng)力線，不過(guò)接線時(shí)一定要正確連接伺服驅(qū)動(dòng)器與控制器之間的信號(hào)線，否則伺服不會(huì)正常運(yùn)行;

2)正確的設(shè)置伺服控制模式：由于每種機(jī)器應(yīng)用都有所不同，所以正確的設(shè)置伺服控制模式是保證伺服正確運(yùn)行的前提;

3)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行效果正確匹配增益參數(shù)，另外東菱伺服不要在伺服使能的情況下或電機(jī)運(yùn)行的情況下設(shè)置電子位置環(huán)和齒輪比參數(shù)。

4)確保電機(jī)良好的接地，驅(qū)動(dòng)器與設(shè)備機(jī)殼連接。一方面避免干擾，另一方面避免漏電。

5)信號(hào)線盡量選擇屏蔽雙絞線，屏蔽層一般接到端子外殼;

6)注意干擾問(wèn)題，避免編碼器信號(hào)和控制信號(hào)受到干擾，編碼器線、信號(hào)線不要與電機(jī)線、電源線綁扎在一起或者通過(guò)一個(gè)線槽，盡量保持一定的距離。

6、結(jié)論

此機(jī)械手充分結(jié)合了東菱EPS系列的響應(yīng)快、定位精確、整定時(shí)間短、運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。使客戶達(dá)到最大的滿意度。此設(shè)備向客戶充分展示了東菱伺服的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也提高了機(jī)械手設(shè)備在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。