研控伺服在電池包裝機上的應用
閱讀：1394發布時間：2011-4-10
一、前言
交流伺服驅動器以高精度、高轉速、率等優點，在工業場合的應用越來越廣泛。深圳市研控自動化科技有限公司生產的PSDD系列交流伺服驅動器以較高的性價比在數控機床、彈簧機、鉆孔機、包裝機械、針織機等自動化設備上大量使用。目前，研控伺服又成功應用在電池包裝機械上。
本次應用是應某包裝機械設備有限公司需要，對舊型號設備進行性能升級。該設備原來使用步進驅動系統，由于步進電機的矩頻特性是一條下降的曲線，導致步進電機zui快只能運行在600r/min左右，每分鐘包裝270個7號電池。客戶需求是在不改變機械結構的情況下，通過升級驅動器和馬達到伺服系統，使每分鐘包裝400個以上的產品。
二、出標速度計算
當每分鐘出標簽270個時，電機轉速為600r/min。出標速度達到400個/min時，提高了48%。在保持所有機械結構均不變的情況下，負責出標的電機的轉速同樣需要提高48%。設升級后出標電機的轉速為R，那么，R=600×（1+0.48）
三、電子齒輪比的計算
由于PLC的程序是固定的，無法修改，那么PLC發出的脈沖指令的頻率也是固定的。在不改變脈沖指令頻率的情況下改變電機轉速，對步進系統來說可以改變細分數，相應的，對于交流伺服系統來說，可以改變電子齒輪比。設PLC發出的脈沖指令頻率為H，電機的轉速為R，電子齒輪比為G。那么
H=R/（6×G）
在電子齒輪比G=1的情況下，1Hz的脈沖指令頻率對應的轉速為6r/min。R/6即為電子齒輪比為1時，脈沖指令頻率應該達到的值。該值除以電子齒輪比后，即為實際接收到的脈沖指令頻率。由于H是已知的，所以，
G=R/（6×H）
四、流水線履帶速度計算
單單提高出標速度并不能達到提高產能的目的。因為機械設備是一個系統，單單提高部分結構的性能會造成短板效應。此處的短板就是流水線履帶速度。如果不提高流水線履帶速度，出標速度的提高毫無意義。因為出標結束后，下一工件還沒有到達，出標結構只能處于等待狀態，生產效率受流水線履帶輸送裸電池的速度限制。
設履帶直線速度為V，履帶驅動電機轉速為R，電機連接的齒輪的直徑為L，出標速度為N個/min，標簽長度為a，兩標簽之間的間距為b，那么，
V=（a+b）×N
V=π×L×R
由上述兩式合并，得到
R=（a+b）×N/（π×L）
以上計算，是從理論的角度出發。實際調試中，出標速度與履帶速度的配合仍然需要經驗豐富的工人進行微調。當出標速度高于履帶速度時，雖能正常生產，但出標部分需要等待工件，不能發揮zui大的生產效能，違背了升級設備的初衷；當出標速度低于履帶速度時，前一工件尚未包好，下一工件已經到達，電池被標簽粘連成鏈條，工廠將這種情況戲稱為“造子彈”。
五、馬達選型
目前，研控公司有從400到1500w的伺服驅動系統可供選擇，每一功率級別都有多種馬達可供選擇，以適應不同的轉速、轉矩和負載慣量場合。本次應用中，為客戶選配了YK80ST-M03520750w伺服馬達，很好的滿足了應用需求。從后來的參數調節中，也可以看出這一點。伺服系統的參數調節一直是伺服應用中比較麻煩的問題，但是針對不同的應用場合，通過細致的選型工作，可以大大的降低參數調節的必要。本次應用中，僅僅改變了電子齒輪比，其他參數保持默認值，已經很好的滿足了應用需求。
六、結論
客戶對于本次升級帶來的產能提高十分滿意。實際上，在調試過程中，包裝部分經過升級，可以輕松的突破600工件/min，但是，受流水線前級部分的瓶頸限制，只能運行在400工件/min。采用伺服系統后，產能的提高十分顯著，但是成本的增加相對于整個生產線來說，可以忽略不計。越來越多的設備廠商認識到伺服系統的優勢，伺服系統的應用逐漸普及
