歐姆龍定位控制器在高速走絲線切割機(jī)的應(yīng)用

隨著晶片、磁性材料等新材料應(yīng)用的不斷發(fā)展，已經(jīng)廣泛用于太陽(yáng)能電池、下一代照明光源、納米元器件等一系列高新技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)材料。針對(duì)這類新材料的切割與加工設(shè)備，目前主要依賴進(jìn)口，其中控制器作為其核心技術(shù)，不同于一般的數(shù)控系統(tǒng)，因此成本過(guò)高。為了提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)一家民營(yíng)公司采用歐姆龍cj1w－nc413定位控制器，利用其多功能速度控制、高速響應(yīng)等特點(diǎn)，并結(jié)合歐姆龍w系列驅(qū)動(dòng)器，在高速走絲線切割機(jī)得到很好的應(yīng)用。

系統(tǒng)說(shuō)明

工藝說(shuō)明

線切割系統(tǒng)的磨削原理是使用自由研磨劑而非固定的研磨劑，因此往復(fù)式切削系統(tǒng)比傳統(tǒng)的單向切削系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于同種材料來(lái)說(shuō)CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，系統(tǒng)可以有更大的行程和線的移動(dòng)速度，只有通過(guò)線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，才能達(dá)到理想的研磨效果。連續(xù)的供線系統(tǒng)和舊線回收系統(tǒng)，可以避免線的破損，還可促使線的張緊以保證切削線的剛性，這有利于保持切片精度，同時(shí)，最大限度的利用切削線可以有效降低消耗。動(dòng)作過(guò)程示意圖如圖1所示。

系統(tǒng)說(shuō)明如下：

主動(dòng)輪 主軸1：軸1（1.8kw伺服驅(qū)動(dòng)器）帶動(dòng)3個(gè)套有鋼絲線的滾筒，通過(guò)高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)工件臺(tái)的工件進(jìn)行切割加工；

放線輪 從軸2：軸2 進(jìn)行鋼絲線放線www.cechina.cn，跟隨主軸運(yùn)行線速度與軸1 保持同步；

收線輪 從軸3：軸3進(jìn)行鋼絲線收線CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，跟隨主軸運(yùn)行線速度與軸1保持同步，通過(guò)收線牽引輪（即排線器）均勻收線。

設(shè)計(jì)要求

系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求如下：

鋼線線行程：1400mm（一往復(fù)）；

鋼絲線往返頻率：30～60次/min；

鋼絲線線速度（60次/min時(shí)）：

84m/min（0～140m）正弦變化）（鋼絲線周期1min60個(gè)來(lái)回時(shí)，0～140m/min正弦變化）；

鋼絲線進(jìn)給：0～15m/min。

控制難點(diǎn)

系統(tǒng)控制難點(diǎn)：

鋼絲線在高速往復(fù)運(yùn)行中的張力控制，必須保持張力穩(wěn)定；

在線實(shí)時(shí)調(diào)整從軸2、3的速度，從而與主軸1保持線速度同步；

鋼絲線收放線均勻。

歐姆龍解決方案

通過(guò)控制鋼絲線在切削過(guò)程中的線速度恒定從而保持鋼絲線的張力穩(wěn)定，通過(guò)cj1w－nc413的jog速度控制方式控制伺服正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。

在機(jī)械擺桿（張力控制器）處添加絕對(duì)值編碼器，在鋼絲線正轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)械擺桿會(huì)下擺，反之，機(jī)械擺桿會(huì)上擺。通過(guò)擺桿正反轉(zhuǎn)角度的變化，檢測(cè)當(dāng)前線速度是否同步控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，角度變化值可以通過(guò)絕對(duì)值編碼器實(shí)時(shí)讀取。在正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)瞬間，由于機(jī)械慣性原因，收放線輪會(huì)有速度滯后，擺桿角度會(huì)很大，因此在啟動(dòng)時(shí)需要預(yù)先進(jìn)行速度補(bǔ)給；在勻速運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控絕對(duì)值編碼器的角度反饋，經(jīng)過(guò)換算比，在線調(diào)整jog的速度，同時(shí)可以通過(guò)override指令（在線變速）實(shí)時(shí)對(duì)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制精度0.01r/min，從而達(dá)到3軸線速度同步。

在收線輪進(jìn)行收線時(shí)，通過(guò)排線器往復(fù)引線，達(dá)到均勻收線；收線輪繞線一圈后，收線輪直徑增大，因此下一次繞線速度也會(huì)增大，反之速度減��；此時(shí)，排線器的速度也會(huì)隨時(shí)改變，因?yàn)槭呛?jiǎn)單速度控制，可以通過(guò)變頻器，通過(guò)模擬量進(jìn)行無(wú)極調(diào)速，同步控制方式通過(guò)收線輪速度變化，經(jīng)過(guò)換算比控制變頻器的輸出。

配置與控制流程說(shuō)明

配置說(shuō)明

控制器：cj1g－45h＋cj1w－nc413+cj1w－da041＋cj1w－id211；

驅(qū)動(dòng)器：3×r88d－wt20h；

伺服電機(jī)：3×r88d－w1k815t。

控制流程

編碼器分辨率采用1000puls/r，機(jī)械擺桿最大速度