臺達20PM電子凸輪在5軸涂膠機系統應用

　　點膠機是專門對液體體進行控制，將液體點滴、涂覆、灌封于產品表面或產品內部的自動化機器。點膠機主要用于產品工藝中的膠水、油以及其他液體的粘接、灌注、涂層、密封、填充、點滴、線形/弧形/圓形涂膠等。自動點膠機在工業制造中越來越得到廣泛的應用，小到手機、鏡頭、IC封裝、LCD、LED、筆記本電腦、數碼相機、SCP、BGA、二極管、三極管、精密機械等;大到飛機、汽車、機械制造等，都需要精密的點膠設備支持。

　　1 設備控制工藝

　　圖1 設備控制示意圖

　　該設備主要控制5個軸，X、Y軸用于水平平面的軌跡控制;Z軸位于X與Y軸水平平面之上，控制軸的上下運動;U軸可控制涂槍正反方向旋轉。此外，一個控制送紙部分為單動，整個控制流程動作為所有軸歸原點，所有軸到達工作位，XZW軸配合，畫出X方向的直線。然后Y方向行走，最后再重復第一步XZW配合畫出X方向的直線。整體動作的邏輯非常簡單，但控制難點在于：

　　(1)畫出X方向的直線，需要XZW配合。在X軸往前行走的過程中需要Z軸往上提升，同時W軸旋轉，保證涂膠筆與紙面垂直。而且必須連續。

　　(2)從X切向Y方向行走必須速度連續，不能有滯后。

　　(3)機構本身有四軸參與連續插補，用臺達現有三軸20PM00M，難以實現。現有20PM00M具有點膠機模式最多只能控制三軸。采用10PM六軸插補模式，測試，從一個指令到另一個運動指令之間會有微小的速度變化，導致涂膠會有厚度變化。

　　2 臺達控制電氣建構

　　基于控制的連續性與對速度的嚴格性，以下方案無疑能滿足要求。采用2臺20PM作為控制核心，一臺作為主機，一臺作為從機，主機的第二個軸輸出，作為虛擬主軸，其它四軸輸出作為電子凸輪軸。臺達控制電氣建構和系統配置如圖2、表1所示。

　　圖2 臺達控制電氣建構

　　表1 系統配置

　　3 控制及20PM運動控制器多組電子凸輪功能應用介紹

　　多軸凸輪模式沒有像單凸輪模式有區分周期和非周期模式，僅以連續周期的方式運作。在使用多凸輪功能時，凸輪軸只能固定使用一組CAM表，即PMsoft之CAM Chart 0、 1 、2 分別對應x、y、z三軸，如圖3所示。

　　圖3 多軸凸輪運作模式

　　多凸輪啟動與單凸輪相同，由X軸運動命令D1846寄存器來啟動。然而，不同的是要設定各凸輪軸的運動模式并開啟C200計數器以計算主軸脈沖數，以下先針對這三項做說明:

　　(1)D1846，D1846=H’2000啟動多凸輪運動，與啟動單凸輪周期模式相同。

　　(2)工作模式設定(X-D1847 Y-D1927Z-D2007)。在多凸輪時，須先將X軸之D1847之Bit12..11設定為01，而D1927與D2007則視Y、Z凸輪軸是否啟動來設定寄存器之Bit11。

　　(3)C200/C204計數器，設定并啟動C200/C204，多軸中斷插入電子凸輪會使C200/C20做為主軸的輸入信號，計數模式設定需配合主軸信號之脈沖形式。C200/C204計數模式設定如表2所示。

　　表2 C200/C204計數模式設定

　　第二臺20PM與第一臺的之間采用虛擬主軸方式連接，如圖4所示。

　　圖4 虛軸處理示意圖

　　通過以上可以知道實現方式用一個虛擬主軸，(第一個20PM的Y軸)，實現四個從軸無速度延遲同步。第一個20PM，兩個從軸，第二個20PM兩個從軸。第二個20PM一軸單獨動作。這樣可完全達到客戶四軸之間聯動，速度無延遲的絕佳效果。下面通過程序介紹具體實現方法及難點解決方案。

　　4 程序實現及難點解決

　　由上可知，通過一個虛擬主軸，多個從軸的方式這樣可完全達到客戶四軸之間聯動，速度無延遲的功能。但是曲線如何實現，下面通過程序介紹具體實現方法及難點解決方案。

　　軌跡如何示教。由于采用的虛擬主軸模式，而客戶常用的習慣是對實軸模式，即X、Y、Z、R到達每一位置后，采樣一點。而現在的模式是所有從軸模式必須跟蹤虛擬主軸來運行，

　　虛擬主軸確定。采用方法為這四軸運動是必須與X或Y同步，在程序里，示教時把X或Y的坐標輸入到主軸作為虛擬主軸位置。其中，P1是示教子程序，P2為寫入凸輪表子程序。以下結合圖片具體講解如何保證程序的實現。圖5為P1、P2示意圖。

　　圖5 P1、P2示意圖

　　(1)記錄子程序里每軸點動，如圖6所示。

　　圖6 子程序里每軸點動示意

　　(2)把示教得到的值寫到放在D500-D900里，如圖7所示

　　圖7 D500-D900示教值

　　(3)把示教得到的值寫到凸輪表里調用子程序2，如圖8所示。

　　圖10 設備整體外觀

　　3.2 設備側面如圖11所示

　　圖11 設備側面

　　3.3 電氣控制如圖13所示

　　圖12 電氣控制示意圖

　　4系統應用情況

　　目前，應用速度連續定位的系統越來越多，遍布各行業，20PM均有了大量成功案例，過去對于三軸有專門點膠機模式，通過這個案例可擴展到對多軸需要速度連續與位置準確的場合。