發布日期：2022-07-14 點擊率：96
1 引言
本文所述的電子整機生產點膠機在手機等手持移動類電子產品生產工藝中用于按鍵點膠、電池封裝、線圈點膠、PCB板綁定封膠、IC封膠、喇叭外圈點膠、PDA封膠、LCD封膠、IC封裝、IC粘接、機殼粘接等電子產品加工、光學器件加工、機械密封等應用。近年市場環境發生了巨大的變化,手機做為時尚的新產物飛速發展成為大眾的熱門需求。手機外形的美觀程度及質量的好壞成為手機市場競爭的重要的因素。點膠機則是手機塑殼生產線的重要設備；手機塑殼生產線要達到最大的產量,必須要考慮生產線的效率。點膠機做為手機塑殼生產線中的重要設備,提高點膠機的生產效率具有十分重要的意義。一般意義的點膠機還是印制電路板PCB表面安裝工藝SMT的基本生產設備,用途極為廣泛。
2 系統分析與方案設計
2.1 技術需求
(1)數控系統控制的點膠機設備共有四個軸,使用四臺伺服控制器和伺服電機,X軸一臺、Y軸兩臺、Z軸一臺。輸入信號有急停按鈕、手動自動轉換按鈕、手動點膠按鈕、暫停按鈕、回零按鈕、左右限位輸入信號及伺服報警信號等共計21個輸入信號。控制流程是使用數控系統控制四個伺服控制器及伺服電機、四個點膠器的開關信號,自動運行時Y軸控制的兩個平臺交替工作,X軸和兩個Y軸需要走直線插補或圓弧插補,Z軸需要走不同高度的點膠面,更換產品比較頻繁,更換產品后需手動調整開膠點,然后再進行單步動作或自動運行。
(2)功能與特點:所有軸上均采用了滾珠絲杠和伺服電機,可以確保用戶能夠流暢、精準、正確地點膠；點膠準確、均勻；注膠量、點膠速度可任意調節；LED中文菜單顯示；5.輕觸式按鍵操作；控制簡單、方便、直觀。
2.2 方案設計
(1)客戶的原控制方案是:5.7寸液晶平+軸卡控制器+伺服控制器+執行機構的控制方案。這種控制方案的不足之處有:系統的穩定性、抗干擾性等非常的差；系統的控制是完全開環的控制即控制板卡直接通過脈沖來控制伺服控制器,導致在用戶流暢、精準、正確地點膠等方面存在不足；G代碼功能、M代碼功能等方面存在不足,不能直接執行CAD等圖形編輯軟件生成的代碼程序,用戶使用非常的不方便。
(2)點膠機設備需要四個軸控制即X、Y(2個)、Z,但是X和Y(2個)要進行插補運行,而插補運行時在G代碼的加工軟件指令中只有X和Y、X和Z、Y和Z,要與CAD等圖形編輯軟件生成的G代碼程序通用就不能使用2個Y軸,因此解決的方式是使用中達電通的四軸數控系統(PUTNC-H4-4):X軸控制原來的X軸在橫向運動,Y軸控制原來的Y1軸,同橫向的X軸進行插補控制第一個點膠平臺,Z軸控制原來的Y2軸,同橫向的X軸進行插補控制第二個點膠平臺,A軸控制原來的Z軸走不同高度的點膠面,這樣就可以解決控制系統能直接執行CAD等圖形編輯軟件生成的代碼程序。中達的數控系統本身具有24個輸入點、16個輸出點,設備的I/O點也夠使用,中達的A系列伺服使用的控制理論是最先進的強健式的控制理論(PDFF),即使在伺服電機的負載慣量大范圍的變化時,伺服系統仍然可以保持優異的性能,進行流暢、精準、正確地定位。通過客戶的技術要求和原控制方案的不足我們選擇了中達電通的數控系統的控制方案即:數控系統(PUTNC-H4-4)+ASDA伺服控制系統+執行機構的控制方案。
3 系統架構設計
3.1 架構特點
圖1 中達運動控制系統架構
中達電通數控的控制架構如圖1所示。中達電通PUTNC-H4-4的主要功能與特點:開放式的系統架構,內含嵌入式可編程 PLC ,可應用各類產業機械和自動化設備。高清晰LCD液晶顯示,用戶可以自行規劃畫面內容,亦可RS232連接更親和的DELTA人機界面。全功能CNC鍵盤,配合PLC開發,可自定義按鍵功能,操作更靈活。先進機型最大提供多至4軸的伺服軸接口, 響應速度可達1000Kpps,運動速度更快。解析度可設定至 7 位數,配合不同的檢測裝置可實現半閉環/閉環控制架構,控制精度更高。最大提供2組D/A輸出、A/D輸入。提供標準的24點輸入和16點輸出,如有需要可選配I/O擴展單元,可再擴充32點輸入,32點輸出。具有主仆模式功能和被動ENCODER反饋功能,輕松構建主從追隨和同步裁剪功能。除支持標準G代碼NC編程外,更提供變量表格編程和示教功能編程功能,編程更靈活。更具有MACRO宏指令,可以進行數學、邏輯運算,NC編程功能更強大。程序存儲容量 256K byte,NC程序組別高達1000組。提供RS232C標準接口,可連接個人電腦(PC)實現DNC 在線加工功能。
3.2 ASDA伺服控制理論ASDA伺服采用的是先進強健式的伺服控制理論(PDFF)如圖2所示。
PDFF系統特點:
圖2強健式伺服控制(PDFF)系統
(1)在大范圍負載慣量變化,系統依然保有優秀性能。(2)對命令和干擾有不同的補償控制。(3)穩定性完全保證。(4)阻尼剛性優良, 低速轉動特性優良。(5)超越量很小。 由于PDFF控制參數需由繁復數學計算而得, 使用者無法自行調整。解決的對策是依阻尼剛性的大小, 驅動器內含十組強健控制器, 供使用者選用。
4 電控系統實現
電控柜2-1 電控柜2-24.1 系統I/O點的規劃與連接 系統I/O點的規劃與連接參見表1。
表1 I／O點規劃
INPUT 信號說明 OUPUT 信號說明 I00 EM-STOP O00 X軸伺服ON I01 程序暫停 O01 Y軸伺服ON I02 程序啟動 O02 Z軸伺服ON I03 排膠 O03 A軸伺服ON I04 回零 O04 點膠器開關 I05 X軸原點信號 I06 Y軸原點信號 I07 Z軸原點信號 I08 A軸原點信號 I09 X軸左限位 I10 X軸右限位 I11 Y軸前限位 I12 Y軸后限位 I13 Z軸前限位 I14 Z軸后限位 I15 A軸上限位 I16 A軸下限位
4.2 電控原理設計數控系統基于臺達運動控制集成技術平臺:PUTNC-H4-4(1個)、輸入板AB208(1個)、輸出板AB209(1個)。伺服控制系統:ASD-A0121LA(3套)、ASD-A0221LA(1套)。系統架構如圖1所示。
圖1 系統電原理
4.3 臺達伺服的調試
(1)手動調試:在整個系統的機械安裝和電器的連接完畢后,首先利用上位系統或臺達伺服所具有的手動控制方式,同時將所有伺服的參數P0-02設置成14,讓機構的X軸和Y軸進行往復的運動,在伺服的顯示屏上會顯示伺服在此機構上面應用的轉動慣量JL/JM,我們利用臺達伺服的調試小軟件,將伺服顯示的轉動慣量JL/JM和我們通過調試計算出來的響應頻寬B.W輸入的軟件中,在點膠機中我們測試出伺服的轉動慣量JL/JM、響應頻寬B.W是80,計算出來我們需要的參數,把這些參數手動輸入的伺服控制器中,點膠機即可正常運行。
(2)自動調試:這種調試比手動要簡單了,首先也要像手動那樣先將轉動慣量JL/JM測試出來,把這個值輸入到參數P1-37中,再把參數P2-31設置成64、P2-32設置成5,這樣點膠機就可以正常運行了。 手動調整比自動調整要精確的多,可以通過多次的加工測試來測試出一組最適合整個機構的參數；但是手動調整的時間要比較長,花費的工期也比較多,同時在成批量生產的過程中,伺服參數的輸入等也都非常的不方便；臺達A系列伺服的高性能、整定時間短、在點膠機應用中的調頻參數比較寬等等,所以我們在點膠機的正常應用中使用自動調整比較多一點。
5 結束語
點膠機是一種具有廣泛應用前景的手機塑殼生產線、PCB板生產線、SMT混裝生產線等中的重要設備。中達數控點膠機可以減少生產線的生產周期時間。隨著市場競爭的日趨激烈,該設備將會被越來越多的企業所應用,對企業的發展,發揮越來越重要的作用,并將給企業帶來巨大的經濟效益。
