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研控伺服在电池包装机械上的应用

发布时间:2012-09-10 14:30   类型:应用案例   人浏览

一、        前言

        交流伺服驱动器以高精度、高转速、高效率等优点,在工业场合的应用越来越广泛。深圳市研控自动化科技有限公司生产的PSDD系列交流伺服驱动器以较高的性价比在数控机床、弹簧机、钻孔机、包装机械、针织机等自动化设备上大量使用。目前,研控伺服又成功应用在电池包装机械上。

        本次应用是应某包装机械设备有限公司需要,对旧型号设备进行性能升级。该设备原来使用步进驱动系统,由于步进电机的矩频特性是一条下降的曲线,导致步进电机最快只能运行在600r/min左右,每分钟包装270个7号电池。客户需求是在不改变机械结构的情况下,通过升级驱动器和马达到伺服系统,使每分钟包装400个以上的产品。

 
二、        出标速度计算
 
         当每分钟出标签270个时,电机转速为600r/min。出标速度达到400个/min时,提高了48%。在保持所有机械结构均不变的情况下,负责出标的电机的转速同样需要提高48%。设升级后出标电机的转速为R,那么,R=600×(1+0.48)
 
三、        电子齿轮比的计算
 
        由于PLC的程序是固定的,无法修改,那么PLC发出的脉冲指令的频率也是固定的。在不改变脉冲指令频率的情况下改变电机转速,对步进系统来说可以改变细分数,相应的,对于交流伺服系统来说,可以改变电子齿轮比。设PLC发出的脉冲指令频率为H,电机的转速为R,电子齿轮比为G。那么
H=R/(6×G)
在电子齿轮比G=1的情况下,1Hz的脉冲指令频率对应的转速为6r/min。R/6即为电子齿轮比为1时,脉冲指令频率应该达到的值。该值除以电子齿轮比后,即为实际接收到的脉冲指令频率。由于H是已知的,所以,
G=R/(6×H)
 
四、        流水线履带速度计算
 
       单单提高出标速度并不能达到提高产能的目的。因为机械设备是一个系统,单单提高部分结构的性能会造成短板效应。此处的短板就是流水线履带速度。如果不提高流水线履带速度,出标速度的提高毫无意义。因为出标结束后,下一工件还没有到达,出标结构只能处于等待状态,生产效率受流水线履带输送裸电池的速度限制。
设履带直线速度为V,履带驱动电机转速为R,电机连接的齿轮的直径为L,出标速度为N个/min,标签长度为a,两标签之间的间距为b,那么,
V=(a+b)×N
V=π×L×R
由上述两式合并,得到
R=(a+b)×N/(π×L)
以上计算,是从理论的角度出发。实际调试中,出标速度与履带速度的配合仍然需要经验丰富的工人进行微调。当出标速度高于履带速度时,虽能正常生产,但出标部分需要等待工件,不能发挥最大的生产效能,违背了升级设备的初衷;当出标速度低于履带速度时,前一工件尚未包好,下一工件已经到达,电池被标签粘连成链条,工厂将这种情况戏称为“造子弹”。
 
五、        马达选型
 
        目前,研控公司有从400到1500w的伺服驱动系统可供选择,每一功率级别都有多种马达可供选择,以适应不同的转速、转矩和负载惯量场合。本次应用中,为客户选配了YK80ST-M03520 750w伺服马达,很好的满足了应用需求。从后来的参数调节中,也可以看出这一点。伺服系统的参数调节一直是伺服应用中比较麻烦的问题,但是针对不同的应用场合,通过细致的选型工作,可以大大的降低参数调节的必要。本次应用中,仅仅改变了电子齿轮比,其他参数保持默认值,已经很好的满足了应用需求。
 
六、        结论
 
          客户对于本次升级带来的产能提高十分满意。实际上,在调试过程中,包装部分经过升级,可以轻松的突破600工件/min,但是,受流水线前级部分的瓶颈限制,只能运行在400工件/min。采用伺服系统后,产能的提高十分显著,但是成本的增加相对于整个生产线来说,可以忽略不计。越来越多的设备厂商认识到伺服系统的优势,伺服系统的应用逐渐普及。

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