全自動六軸玻璃打孔案例解析
1 設備概況
全自動玻璃打孔機包含6顆伺服、定位軸、X1及X2送料軸、Y軸、Z1軸、Z2軸。具體如圖1所示。

圖1全自動打孔機示意圖
(1)定位軸:選用玻璃精確定位(B2伺服*1),經(jīng)減速機后由絲杠傳動。計算打孔點到玻璃邊沿距離,定位到位置后,放下?lián)鯄K,實現(xiàn)玻璃板的精確定位;
(2)X軸:玻璃傳送(B2伺服*2),經(jīng)減速機后直接驅(qū)動。高摩擦力傳送帶,同時配合壓夾裝置,保證玻璃板傳送方向,傳送帶的位置和速度由前后兩個伺服控制,通過計算打孔點到玻璃邊緣的位置,傳送帶定位到對應路徑位置;
(3)Y軸:打孔鉆頭定位(A2伺服*1),經(jīng)減速機后由絲杠傳動。鉆頭安裝在Y軸上,根據(jù)Y坐標點,計算打孔點到玻璃邊緣的距離,控制Y軸的位置和速度到達指定打孔點;
(4)Z1、Z2:鉆頭進給定位(A2伺服*2),經(jīng)由大小輪及絲杠傳動。Y軸定位后,下鉆頭較高速度1接近玻璃表面,再以速度2進行距離1的倒邊,再以速度3進行距離2攻進,最后以速度4慢速退刀;下鉆頭退刀后上鉆進行與下鉆類似的動作完成打孔。

圖2 X軸擋塊

圖3 Y軸及Z軸
2 技術參數(shù)
2.1 設備指標
設備指標如表1所示。
表1 設備指標

2.2 硬件清單
硬件清單如表2所示。
表2 硬件清單

2.3 軟件清單
軟件清單如表3所示。
表3 軟件清單

4 輔助工具
輔助工具如表4所示。
表4 輔助工具

3 工藝說明
3.1 定位軸
定位軸使用B2伺服驅(qū)動,控制上采用絕對值定位DDRVA。確定基準后,采用絕對值定位可以靈活定位到指定位置,避免一定量的數(shù)學計算;當一次定位完成,開始打孔后,便進行下一個孔位置的比較,如果X坐標相同則不需要再次定位,X坐標不同,則進行下一次定位,定位到位前放下?lián)鯄K,慢速進入預定位置待命;最后一個空定位完成后,收起擋塊定位至第一孔位置,等待玻璃送出后放下?lián)鯄K。
3.2 Y軸
Y軸使用A2伺服驅(qū)動,控制上采用絕對值定位DDRVA。因為Y軸上有玻璃夾持壓盤,所以Y定位或重新定位前壓盤必須解除;孔的Y坐標與下一個想同時,只需要壓盤、壓緊、定位和送料動作后,即可以打孔。
3.3 X1、X2
X1、X2使用兩臺B2伺服分別驅(qū)動,控制上采用增量式定位,分送料后和送料前兩部份。送料過超聲波后,X2不需要同步送料,這時要高速補料到超聲波前光電位置,以提高工作效率;送料到超聲波后,以一般速度移動,當接近至一定距離時,再以慢速接近——最后貼上擋塊。
3.4 Z1、Z2鉆頭位置定位
Z1、Z2使用兩臺A2伺服分別驅(qū)動,控制上采用PR觸發(fā)來控制鉆頭位置。位置1(6-03),高速(5-60)接近位置1;位置2(6-05),速度1(5-61)攻進1;位置3(6-07),速度2(5-62)攻進2;位置4(6-09),速度3(5-63)退刀;因為玻璃厚度不同,不同規(guī)格的玻璃的鉆頭攻進1位置,攻進2的位置需要進行調(diào)整,此時,對應PR路徑參數(shù)通過通訊修改,以滿足加工需求。

圖4 PR參數(shù)

圖5 通過軟件規(guī)劃PR路徑
通過Delta ASDA-Soft 規(guī)劃PR路徑,使用絕對值定位,規(guī)劃加速和減速時間以及目標速度索引;需要修改路徑時,通過通訊修改對應路徑的參數(shù)(例如06-03對應路徑1的位置命令DATA)。
4 工藝流程圖

圖6 工藝流程圖
在程序設計中,因為工藝穿插比較靈活,所以選擇臺達步進程序進行設計,將整套設備的動作進行細分,在每個步中設計獨立的控制動作,這樣可以很好地提高工作效率;除以上流程中的功能外,設備中還有潤滑功能、修鉆功能、修訂基準、慢速前進、慢速后退,這些動作因為基于步進的思路設計,所以可以靈活的穿插在程序中。
例如,當定位伺服電機完成最后一次定位,同時設備開始打孔后,定位電機需要后退一定距離,再定位到第一個孔前一定位置,等待打孔完成,然后將玻璃送出一定距離后,再把定位擋塊放下,最后慢速靠近第一個孔的定位位置。這里因為采用步進程序設計,這部分程序獨立流程設計,形成一個專門的流程控制回路,就可以很容易實現(xiàn),又不會影響原有控制的邏輯流程。
5 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

圖7 結(jié)構(gòu)示意圖

圖8 系統(tǒng)實際布置
利用28SV的4路200K高速脈沖分別控制定位軸、Y軸、X1送料、X2送料四個伺服;同時利用28SV的COM2通訊口通過485通訊,與Z1、Z2進行通訊,修改PR位置參數(shù)和速度參數(shù);與3臺變頻器進行通訊,修改變頻器的頻率參數(shù)。
6 HMI界面

圖9 HMI
HMI首頁顯示打孔數(shù)量和設備運行狀況。設置孔數(shù)后(確定孔距參數(shù)通過其他頁面完成),通過控制柜面板按鈕啟動開始打孔。

圖10 設備參數(shù)
在參數(shù)設置界面,用戶設置各軸的機械補償及時間參數(shù);玻璃送出距離是當玻璃加工完畢后將玻璃送出的距離,玻璃送出后定位軸才可以再次定位,否則將造成玻璃的擠壓和破損。

圖10 設備參數(shù)
在參數(shù)設置界面,用戶設置各軸的機械補償及時間參數(shù);玻璃送出距離是當玻璃加工完畢后將玻璃送出的距離,玻璃送出后定位軸才可以再次定位,否則將造成玻璃的擠壓和破損。

圖11 孔參數(shù)設置1

圖12 孔參數(shù)設置2


7.
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