應用方案：漢德?；旌纤欧谘浪⒅裁珯C上的應用方案

關(guān)鍵詞：漢德保、混合伺服驅動(dòng)器、牙刷植毛機

一、應用背景

    當今，人們的生活水平不斷提高，人們對清潔工具也有了更高的需求。目前，全球牙刷年需求量已經(jīng)超過(guò)90億支，并以每年10%的速度遞增。中國人口眾多，牙刷做為現代生活必需品需求相當的大。牙刷雖小卻是一個(gè)消費巨大市場(chǎng)成熟的大商品，并且伴隨著(zhù)生活質(zhì)量的提高，對于牙刷的質(zhì)量同樣提高，優(yōu)質(zhì)的保健牙刷設備的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量需求促進(jìn)了高速牙刷植毛機的設備開(kāi)發(fā)。高速牙刷植毛機可實(shí)現多軸、多工位、多工序的全自動(dòng)加工流程。

    目前大部分植毛機廠(chǎng)商采用的是步進(jìn)電機系統，由于步進(jìn)電機轉速低、步進(jìn)角距大使得植毛速度慢，并且精度較差，這就直接影響了廠(chǎng)商的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)品質(zhì)，而且步進(jìn)電機系統容易產(chǎn)生丟步，發(fā)生錯誤時(shí)也不能及時(shí)糾正，從而造成材料的損失。交流伺服系統作為高轉速和高細分精度的運動(dòng)控制系統，在此有著(zhù)無(wú)與倫比的優(yōu)勢，但是交流伺服價(jià)格較貴，不利于降低成本。 

    深圳漢德保公司憑借多年運動(dòng)控制行業(yè)的專(zhuān)業(yè)背景，研發(fā)出ED系列混合伺服系統，有效地平衡了步進(jìn)、伺服在速度、精度、價(jià)格三方面的矛盾，具有很高的性?xún)r(jià)比。該系統的混合伺服電機在恒轉矩輸出下轉速能達到2000RPM，編碼器線(xiàn)數2500PPR，驅動(dòng)器內部采用4倍頻技術(shù)對控制脈沖4細分后可使電機每圈分辨率達 10000PPR。

二、電氣結構及工藝流程 

    高速牙刷植毛機傳動(dòng)結構由主驅動(dòng)軸和四個(gè)步進(jìn)/伺服驅動(dòng)軸系統組成。四個(gè)步進(jìn)/伺服軸分別為水平X軸，垂直Y軸，換毛Z軸與旋轉A軸。
◆XY兩軸--------坐標決定牙刷孔的位置；
◆A軸--------更換至下一個(gè)牙刷；
◆Z軸--------更換牙刷毛色；
    當主軸電機（變頻器控制）運轉，四個(gè)電控步進(jìn)/伺服軸隨之運轉，主軸停則其余四軸隨動(dòng)停止。主軸的轉速決定植毛的速度，四個(gè)步進(jìn)/伺服軸響應要求協(xié)調驅動(dòng)，否則會(huì )出現脫毛或者毛不齊的現象。
動(dòng)作過(guò)程：
    夾子從Y軸方向上將牙刷把柄夾住→夾子做90度定位到Z軸方向→平臺帶動(dòng)夾子做X，Y軸運動(dòng)使刷毛可以被打到牙刷頭的毛孔中→植毛完成，夾子向下旋轉90度→夾子松開(kāi)，一支牙刷加工完成。

三、漢德?；旌纤欧到y 

    漢德?；旌纤欧姍C內置增量式光電編碼器（2500線(xiàn)或1000線(xiàn)可選），適配漢德?；旌纤欧寗?dòng)器，徹底解決開(kāi)環(huán)步進(jìn)電機丟步的問(wèn)題，提升機器加工速度和精度。通過(guò)優(yōu)化的磁路設計，選用優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片和耐高溫永磁體材料，提高電機功率密度，提升電機平穩性，顯著(zhù)降低電機溫升。產(chǎn)品線(xiàn)涵括20~86機座、0.1NM~12NM多種電機型號。

性能指標	步進(jìn)	伺服	混合伺服
控制方式	開(kāi)環(huán)，有丟步現象	閉環(huán)，無(wú)丟步現象	閉環(huán)，無(wú)丟步現象
速度	1000rpm以下	額定3000rpm	最高3000rpm
精度	由電機步距角決定	由編碼器精度決定	由編碼器精度決定
轉矩特性	力矩隨速度升高下降很快	恒定力矩輸出	在高速時(shí)（如2000rpm以上），力矩下降較快
運動(dòng)特性	低頻振動(dòng)，停止時(shí)不抖動(dòng)	停止時(shí)有微振	零速停止穩定，高速停止時(shí)不抖動(dòng)
電機溫升	在高速或頻繁啟停時(shí)發(fā)熱較嚴重， 可能會(huì )影響電機壽命	溫升小	介于步進(jìn)與伺服之間
成本	低	高	中
適用場(chǎng)合	對速度、精度要求不高場(chǎng)合	對速度、精度要求高場(chǎng)合	短距離快速啟停場(chǎng)合，對速度、精度要求較高場(chǎng)合

◆產(chǎn)品涵蓋20~86機座，安裝尺寸完全兼容同型號步進(jìn)電機

◆內置增量式光電編碼器（2500線(xiàn)或1000線(xiàn)可選）

◆輸出轉矩大 ，高轉速

◆電機發(fā)熱小，噪音低，效率高

◆高速停止平穩快速，無(wú)零速振蕩運行平穩，振動(dòng)噪聲小

◆響應速度快，適合頻繁啟停的場(chǎng)合

四、現場(chǎng)調試結果 

該植毛機的基本參數如下：

A系列高速雙色牙刷植毛機
臺面面積	330mm*330mm	植毛孔徑	Φ=1.6-3mm
X-Y行程	300mm*300mm	植毛速度	700-850孔/分鐘
電   源	220V	植毛長(cháng)度	L=10-15mm
毛   箱	雙色

工藝要求:
a、每分鐘裁800孔左右
b、誤差控制在1個(gè)絲以?xún)?br /> c、工作情況分為：全自動(dòng)、試機、半自動(dòng)
d、在拿到新的板型時(shí)，終端用戶(hù)既可以手動(dòng)直接輸入坐標，也可以通過(guò)對孔自動(dòng)得到坐標
e、在樣板輸入時(shí)可以進(jìn)行插孔或刪孔
f、樣板輸入完成后可以自動(dòng)得到整體位移量，也可以手動(dòng)直接輸入整體位移量
g、預留給終端用戶(hù)多種產(chǎn)品保存功能
    牙刷植毛機上共使用4套混合伺服：1套控制A軸夾牙刷的夾子做90度定位；2套帶動(dòng)固定平臺做X，Y軸運動(dòng)，要求響應高定位精準；第4套控制Z軸切換不同顏色的刷毛。
    漢德保公司的配置方案為（X/Y/Z/A）：ED34混合伺服驅動(dòng)器 + EMH3403混合伺服電機。

現場(chǎng)測試證明，植毛速度堪比伺服電機，可以做到 900次/分鐘植毛速度。而且在高速啟停的同時(shí)，整體動(dòng)作的平穩性柔和性更尤為突出。通過(guò)上位機PLC內部自制脈沖S曲線(xiàn)的應用可以做到跳孔植毛，且跳孔時(shí)，在保證了跳孔精度的同時(shí)機器跟平時(shí)基本一樣平穩，不會(huì )出現明顯的抖動(dòng)。產(chǎn)品品質(zhì)上明顯優(yōu)于步進(jìn)電機，具有很強的競爭力。

五、結語(yǔ)

    通過(guò)在客戶(hù)的長(cháng)期的使用，漢德?；旌纤欧到y性能穩定，效果很好，深受好評。隨著(zhù)國內高速牙刷植毛機產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)能力的逐漸提升，植毛機的市場(chǎng)一定競爭的更加激烈，與其配套的剪毛機設備也隨之提升，而且更先進(jìn)的植毛、剪毛一體機也會(huì )出現。漢德?；旌纤欧{借極具競爭力的性?xún)r(jià)比將更受客戶(hù)青睞。