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艾威图伺 服驱动器在弹簧机上的应用


1.引言
近年来,交流伺服 驱动系统的应用越来越广泛。交流伺服 系统的性能日渐提高,价格日趋合理。得益于伺 服技术的应用,弹簧制造机械(以下简称弹簧机)由过去的 步进驱动系统改进为伺服驱动系统,生产速度提高,制造出来 的弹簧性能有很大的改善。而且设备 安装维护极为方便。
2.弹簧机系统结构
弹簧机系统由上位机、伺服驱动 器和伺服电机、机械结构 部件四部分组成。上位机提 供操作界面以让用户根据所需要生产的弹簧要求设置的工艺过程参数,再根据这 些参数以脉冲的形式向伺服驱动器发出运动控制指令,伺服电机 在伺服驱动器的控制驱动下带动负载开始工作。弹簧是在 伺服驱动和机械部件的共同作用下成形的,电气部分由凸轮轴、送线轴、卷芯轴三部分组成,凸轮轴负 责切断刀具的移动,送线轴负 责弹簧钢丝的移动。主要机械部件图(卷心轴没装上)如图1所示。

弹簧成形 工艺基本过程描述如下:运行前凸轮轴先归零,凸轮轴在 机械凸轮的作用下带动刀具提刀,凸轮轴在 单步设置的起始角度至结束角度这段时间内,送线轴根 据设置的单步送线值送线,弹簧钢丝 在送线压轮的挤压和其中一刀具顶端细沟槽的导引及另一刀具顶端斜披面导引的共同作用下,钢丝向前卷曲成形,送线长度 达到设定值后凸轮轴在机械凸轮的作用下带动刀具落刀切断钢丝便生产出了一个弹簧,接着再进 行下一个循环工作周期,这样锥形 弹簧便一个接一个生产出来。
生产工艺要求:批量生产时,弹簧长度误差≤0.1mm,弹簧间距误差≤0.05mm,且能连续生产,中途不能 出现丢步现象等。这就对伺 服的定位精度,响应时间 有较高的要求,同时也要 求送线轴伺服启停要迅速,停止时不能有抖动。
3.应用及调试
惠州某机 械厂生产数字弹簧机设备,为了提高 设备的生产速度,与我司合作,采用艾威 图交流伺服驱动器及其伺服电机。弹簧机充 分结合了艾威图伺服驱动器的响应快、定位,运行平稳 及电机运行声音小等优点,从而很好 满足客户对弹簧机的要求,使客户达到满意度。
根据弹簧 机所需的转距和速度,专业技术 人员为其选用了两台型号90SD02430E的伺服电 机和两台型号EVD-WS08HB的伺服驱动器。按说明书正确接线,并设置好 电机所对应的驱动代码。为了测试 连线是否存在故障,首先进入 测试模式运行。艾威图伺 服驱动器提供了试运行模式。经过短暂的试运行后,确认机械 连接和电气连接正常。接着下一 步将连接上位机运行。
当以120工件/分钟的速度运行时,弹簧机运行正常。继续增加加工速度,当加工速度达到370工件/分钟时,出现倒线的现象,即转子位 置超过了停止位置,然后向后退回,这是由于 驱动器刚性不够,需要调节 送线轴伺服驱动器参数,改善性能。对系统性 能影响较大的几个参数为位置比例增益、速度积分时间常数、位置比例增益。
(1)[速度比例增益](参数PA5)的设定值,在不发生 振荡的条件下,尽量设定得较大。设定值越大,刚性越强,但是设定过大,可能会产生振荡。一般情况下,负载惯量越大,[速度比例增益]的设定值应越大。
(2)[速度积分时间常数](参数PA6)的设定值,根据给定的条件,尽量设置得较大。[速度积分时间常数]设定的太大时,响应速度将会提高,但是容易产生振荡。所以在不发生 振荡的条件下,尽量设置的较大。[速度积分时间常数]设定的太大时,在负载变动的时候,速度将变动较大。一般情况下,负载惯量越大,[速度积分时间常数]的设定值应越小。
(3)[位置比例增益](参数PA9)的设定值,在稳定范围内,尽量设置得较大。[位置比例增益]设置得太大时,位置指令 的跟踪特性好,滞后误差小,但是在停止定位时,容易产生振荡。
(4)如果要求 位置跟踪特性特别高时,可以增加[位置前馈增益](参数PA10)设定值。但如果太大,会引起超调。
根据以上调节规律,将速度比例增益从40增大到80,问题解决,一直到500工件/分钟的加工速度,没有出现倒线的现象。
4、结语
艾威图伺 服驱动器及配套电机应用于弹簧机上,设备所生 产出来的弹簧完全符合要求,生产速度快可达500个/分钟,且已经连 续无故障运行了3个月,深得用户肯定。之前该厂 家采用的是日本某知名品牌伺服,但成本较高,如今国产 伺服品牌正在悄然兴起,我司伺服 驱动器应用于弹簧机上性能已达到日本品牌水准。
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