台达20PM及伺服在定子全自动双头扎线机上的应用


【摘要】
文章主要介绍台达产品20PM多凸轮在双头扎线机上的应用技术。双绑机主要应用在电机定子线圈绑扎。可以满足客户多产品使用的需求。
【關鍵字】
20PM、电子凸轮、多凸轮、双扎机
【前言】
扎线机客户市场庞大，客户原来采用简易数控和台达28SV PLC都实验过机器，主轴转速始终只能到40HZ左右，超过则不稳定，会扎到线槽上。客户的机器适用于感应电机,电动工具,空调,电风扇,等家用电器电机的生产.特别是多槽型和吊扇马达生产设备:(定子线圈自动绕线机),为了让客户提高了工效,降低了成本.使用20PM多凸轮后满足客户更快更准的要求。
【正文】
一 定子绑线机介绍
　　
　　本机采用伺服自动分度、自动送线、自动送料装置、自动绑扎、自动切线装置，设有绑线涨力调节器，可调节绑线紧松。
采用伺服电机做驱动机构，使定子自动换槽绑扎，不同槽数，自动分度，适用于多槽的定子，每槽于隔任意槽绑线。

下图为设备




二 系统配置

系统配置如下图，包含电气控制箱、触摸屏操作盒。采用DVP-20PM00M运动控制器作为控制核心，触摸屏作为人机交换，伺服电机作为执行机构，实现X轴Y,Z轴的精确控制，三轴均为台达全数字交流伺服系统，
X,Y伺服控制勾针转动、Z伺服控制定子分度；主电机为变频电机，带动皮带减速，皮带轮使链轮转，链轮带动连杆曲臂主轴、凸 轮轴转动，于是，勾针作前进或后退运动；摆臂作升降运动；同时，链轮带动旋转编码器轴转动，旋转编码器转角数转变为脉冲信号进入20PM；勾针转动根据预设的电子凸轮数据控制勾针的转动；定子分度程序根据预设的凸轮 的数据控制定子分度。




系统配置表

产品名称 数量
20PM00M 1
伺服 3
台达变频器VFD-M 1
1000线编码器 1
16HP11R扩展IO 1
三 台达20PM运动控制器电子凸轮功能介绍
在该设备中配置DVP20PM00M三轴运动控制器。运行原理为一个主轴变频器带动机械凸轮、主轴上装一个编码器做为电子凸轮主轴信号，控制2个转针伺服、1个转动角度伺服。主要使用来给定子绕组绑线，使用了20PM00M 3凸轮功能，多凸轮同动控制2个转针和转动定子的伺服。机械凸轮和电子凸轮的配合使设备性能提高很多，机器可以在主轴60HZ的情况下高速运行，过去用普通PLC及数控控制，速度只能达到30-40HZ。
设备为上下一起绑线，10秒钟内就可以完成一个产品的绑扎。产品多样性，槽数可以自己设定16-42槽，自定义起始针数、收尾针数，模式多样性：逐槽绑、隔槽绑、自定义槽数绑、正邦、反绑。

台达20PM运动控制器除了实现直线/圆弧插补以及定位功能之外，内嵌了电子凸轮功能，使其可以应用在多种运动控制场合。
20PM00M为3轴运动控制器，具有3路500KHz的输入与输出，在电子凸轮功能中定义X/Y/Z轴为从轴，編碼器輸入轴为主轴，当定义好cam table后，从轴依据定义的曲线跟随主轴运动。
下面为转针的凸轮数据及曲线截图
0 0
450 0
470 1388.88891601563
1410 1388.88891601563
1440 4444.4443359375
2710 4444.4443359375
2740 2777.77783203125
3400 2777.77783203125
3430 0
4000 0

具体数据根据工艺要求可以任意设置，相对于机械凸轮，更具有灵活性。通过HMI设置凸轮数据

生成曲线的数据可以分别通过指令写到CAM0，CAM1.CAM2,





上述描述的为转针凸轮数据控制。为周期重复。
分度凸轮控制相对复杂，牵涉到跨槽绑的问题，因为针对不同的工
艺有的需要隔槽绑，有的需要绑两槽跨一槽，有的需要绑三槽跨一槽，有的需要绑三槽跨二槽。需用到多凸轮跳转的用法。

屏幕上按钮按下需要跨槽，比如数据如下
0 0
1900 0
2100 750
3800 750
3980 1500
4000 1500
0 0
0 0
1900 0
2100 1500
3800 1500
3980 3000
4000 3000
在不跨槽时始终在红线方框内循环，实现逐槽绑，当检测到需跨槽时跳到下个绿色BLOCK内循环，实现跳转主要修改黑色方框内的0,0，
改为0，7即可。至于需要跨几槽只需修改蓝色部分的数据即可。如果跨
两槽，则把蓝色部分从轴数据分别改为，3000,6000即可。

台达DVP-20PM00M是一款专用运动控制型PLC，采用高速双CPU结构形式，利用独立CPU处理运动控制算法，可以很好地实现各种运动轨迹控制、逻辑动作控制，直线/圆弧插补控制等，在双扎机机中正是利用了20PM运动控制器的多电子凸轮功能很好的实现了工艺。

【結束語】
这是一个性价比很高的方案。用数控系统价高，且逻辑部分不太好写。用普通PLC 运行速度和精度都受到扫描周期影响。20PM 很好的实现了这些功能。多凸轮的应用提供了很好的解决方案。目前机器已交付客户使用。