台达20PM电子凸轮在5轴涂胶机系统应用

　　点胶机是专门对液体体进行控制，将液体点滴、涂覆、灌封于产品表面或产品内部的自动化机器。点胶机主要用于产品工艺中的胶水、油以及其他液体的粘接、灌注、涂层、密封、填充、点滴、线形/弧形/圆形涂胶等。自动点胶机在工业制造中越来越得到广泛的应用，小到手机、镜头、IC封装、LCD、LED、笔记本电脑、数码相机、SCP、BGA、二极管、三极管、精密机械等;大到飞机、汽车、机械制造等，都需要精密的点胶设备支持。

　　1 设备控制工艺

　　图1 设备控制示意图

　　该设备主要控制5个轴，X、Y轴用于水平平面的轨迹控制;Z轴位于X与Y轴水平平面之上，控制轴的上下运动;U轴可控制涂枪正反方向旋转。此外，一个控制送纸部分为单动，整个控制流程动作为所有轴归原点，所有轴到达工作位，XZW轴配合，画出X方向的直线。然后Y方向行走，最后再重复第一步XZW配合画出X方向的直线。整体动作的逻辑非常简单，但控制难点在于：

　　(1)画出X方向的直线，需要XZW配合。在X軸往前行走的過程中需要Z轴往上提升，同时W轴旋转，保证涂胶笔与纸面垂直。而且必须连续。

　　(2)从X切向Y方向行走必须速度连续，不能有滞后。

　　(3)机构本身有四轴参与连续插补，用台达现有三轴20PM00M，难以实现。现有20PM00M具有点胶机模式最多只能控制三轴。采用10PM六轴插补模式，测试，从一个指令到另一个运动指令之间会有微小的速度变化，导致涂胶会有厚度变化。

　　2 台达控制电气建构

　　基于控制的连续性与对速度的严格性，以下方案无疑能满足要求。采用2台20PM作为控制核心，一台作为主机，一台作为从机，主机的第二个轴输出，作为虚拟主轴，其它四轴输出作为电子凸轮轴。台达控制电气建构和系统配置如图2、表1所示。

　　图2 台达控制电气建构

　　表1 系统配置

　　3 控制及20PM运动控制器多组电子凸轮功能应用介绍

　　多轴凸轮模式没有像单凸轮模式有区分周期和非周期模式，仅以连续周期的方式运作。在使用多凸轮功能时，凸轮轴只能固定使用一组CAM表，即PMsoft之CAM Chart 0、 1 、2 分别对应x、y、z三轴，如图3所示。

　　图3 多轴凸轮运作模式

　　多凸轮启动与单凸轮相同，由X轴运动命令D1846寄存器来启动。然而，不同的是要设定各凸轮轴的运动模式并开启C200计数器以计算主轴脉冲数，以下先针对这三项做说明:

　　(1)D1846，D1846=H’2000启动多凸轮运动，与启动单凸轮周期模式相同。

　　(2)工作模式设定(X-D1847 Y-D1927Z-D2007)。在多凸轮时，须先将X轴之D1847之Bit12..11设定为01，而D1927与D2007则视Y、Z凸轮轴是否启动来设定寄存器之Bit11。

　　(3)C200/C204计数器，设定并启动C200/C204，多轴中断插入电子凸轮会使C200/C20做为主轴的输入信号，计数模式设定需配合主轴信号之脉冲形式。C200/C204计数模式设定如表2所示。

　　表2 C200/C204计数模式设定

　　第二台20PM与第一台的之间采用虚拟主轴方式连接，如图4所示。

　　图4 虚轴处理示意图

　　通过以上可以知道实现方式用一个虚拟主轴，(第一个20PM的Y轴)，实现四个从轴无速度延迟同步。第一个20PM，两个从轴，第二个20PM两个从轴。第二个20PM一轴单独动作。这样可完全达到客户四轴之间联动，速度无延迟的绝佳效果。下面通过程序介绍具体实现方法及难点解决方案。

　　4 程序实现及难点解决

　　由上可知，通过一个虚拟主轴，多个从轴的方式这样可完全达到客户四轴之间联动，速度无延迟的功能。但是曲线如何实现，下面通过程序介绍具体实现方法及难点解决方案。

　　轨迹如何示教。由于采用的虚拟主轴模式，而客户常用的习惯是对实轴模式，即X、Y、Z、R到达每一位置后，采样一点。而现在的模式是所有从轴模式必须跟踪虚拟主轴来运行，

　　虚拟主轴确定。采用方法为这四轴运动是必须与X或Y同步，在程序里，示教时把X或Y的坐标输入到主轴作为虚拟主轴位置。其中，P1是示教子程序，P2为写入凸轮表子程序。以下结合图片具体讲解如何保证程序的实现。图5为P1、P2示意图。

　　图5 P1、P2示意图

　　(1)记录子程序里每轴点动，如图6所示。

　　图6 子程序里每轴点动示意

　　(2)把示教得到的值写到放在D500-D900里，如图7所示

　　图7 D500-D900示教值

　　(3)把示教得到的值写到凸轮表里调用子程序2，如图8所示。

　　图10 设备整体外观

　　3.2 设备侧面如图11所示

　　图11 设备侧面

　　3.3 电气控制如图13所示

　　图12 电气控制示意图

　　4系统应用情况

　　目前，应用速度连续定位的系统越来越多，遍布各行业，20PM均有了大量成功案例，过去对于三轴有专门点胶机模式，通过这个案例可扩展到对多轴需要速度连续与位置准确的场合。