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Application of Delta’s 20PM Electronic CAM in 5-axis Gummer System
文/中達電通股份有限公司 餘強
【摘要】塗(tu)膠(jiao)機(ji)不(bu)同(tong)與(yu)點(dian)膠(jiao)，對(dui)軌(gui)跡(ji)與(yu)塗(tu)膠(jiao)速(su)度(du)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)，用(yong)普(pu)通(tong)的(de)運(yun)動(dong)指(zhi)令(ling)實(shi)現(xian)過(guo)程(cheng)中(zhong)，雖(sui)然(ran)可(ke)實(shi)現(xian)軌(gui)跡(ji)的(de)精(jing)確(que)，但(dan)是(shi)運(yun)動(dong)指(zhi)令(ling)與(yu)指(zhi)令(ling)之(zhi)間(jian)會(hui)出(chu)現(xian)速(su)度(du)的(de)停(ting)頓(dun)，導(dao)致(zhi)塗(tu)膠(jiao)不(bu)均(jun)勻(yun)，厚(hou)度(du)不(bu)一(yi)。利(li)用(yong)台(tai)達(da)DVP-20PM00D運動控製器電子凸輪（CAM）功能，實現流暢精確的塗膠。
【關鍵字】運動控製器；電子凸輪；CAM Table
【Keywords】motion control;CAM Table
點膠機是專門對液體體進行控製，將液體點滴、塗覆、灌封於產品表麵或產品內部的 自動化機器。點膠機主要用於產品工藝中的膠水、油以及其他液體的粘接、灌注、塗層、密封、填充、點滴、線形/弧形/圓形塗膠等。自動點膠機在工業製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、機械製造等，都需要精密的點膠設備支持。
1 設備控製工藝
圖1 設備控製示意圖
該設備主要控製5個軸，X、Y軸用於水平平麵的軌跡控製；Z軸位於X與Y軸水平平麵之上，控製軸的上下運動；U軸可控製塗槍正反方向旋轉。此外，一個控製送紙部分為單動，整個控製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。然後Y方向行走，最後再重複第一步XZW配合畫出X方向的直線。整體動作的邏輯非常簡單，但控製難點在於：
（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，保證塗膠筆與紙麵垂直。而且必須連續。
（2）從X切向Y方向行走必須速度連續，不能有滯後。
（3）機構本身有四軸參與連續插補，用台達現有三軸20PM00M，難以實現。現有20PM00M具有點膠機模式最多隻能控製三軸。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，導致塗膠會有厚度變化。
2 台達控製電氣建構
基於控製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台20PM作zuo為wei控kong製zhi核he心xin，一yi台tai作zuo為wei主zhu機ji，一yi台tai作zuo為wei從cong機ji，主zhu機ji的de第di二er個ge軸zhou輸shu出chu，作zuo為wei虛xu擬ni主zhu軸zhou，其qi它ta四si軸zhou輸shu出chu作zuo為wei電dian子zi凸tu輪lun軸zhou。台tai達da控kong製zhi電dian氣qi建jian構gou和he係xi統tong配pei置zhi如ru圖tu2、表1所示。
圖2 台達控製電氣建構
表1 係統配置
3 控製及20PM運動控製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，凸輪軸隻能固定使用一組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並開啟C200計數器以計算主軸脈衝數，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，設定並啟動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衝形式。C200/C204計數模式設定如表2所示。
表2 C200/C204計數模式設定
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裝置 |
C200計數模式 |
裝置 |
C204計數模式 |
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M1200=0, M1201=0 |
U/D* |
M1204=0, M1205=0 |
U/D |
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M1200=1, M1201=0 |
P/D* |
M1204=1, M1205=0 |
P/D |
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M1200=0, M1201=1 |
A/B*(1倍頻) |
M1204=0, M1205=1 |
A/B(1倍頻) |
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M1200=1, M1201=1 |
4A/B(4倍頻) |
M1204=1, M1205=1 |
4A/B(4倍頻) |
第二台20PM與第一台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。下麵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you上shang可ke知zhi，通tong過guo一yi個ge虛xu擬ni主zhu軸zhou，多duo個ge從cong軸zhou的de方fang式shi這zhe樣yang可ke完wan全quan達da到dao客ke戶hu四si軸zhou之zhi間jian聯lian動dong，速su度du無wu延yan遲chi的de功gong能neng。但dan是shi曲qu線xian如ru何he實shi現xian，下xia麵mian通tong過guo程cheng序xu介jie紹shao具ju體ti實shi現xian方fang法fa及ji難nan點dian解jie決jue方fang案an。
軌跡如何示教。由於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到達每一位置後，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，在程序裏，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）記錄子程序裏每軸點動，如圖6所示。
圖6 子程序裏每軸點動示意
（2）把示教得到的值寫到放在D500-D900裏，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裏調用子程序2，如圖8所示。
圖8 示教所得值紀淑如凸輪表裏調用子程序2示意圖
（4）如此完成四個凸輪數據，剩下隻需按凸輪表執行。圖9為示教及運行人機界麵
圖9 示教及運行人機界麵
3 相關實物照片
3.1 設備整體外觀如圖11所示
圖10 設備整體外觀
3.2 設備側麵如圖11所示
圖11 設備側麵
3.3 電氣控製如圖13所示
圖12 電氣控製示意圖
4係統應用情況
目前，應用速度連續定位的係統越來越多，遍布各行業，20PM均有了大量成功案例，過去對於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。
作者簡介：
餘強，出生於1969 年 12 月(yue)，畢(bi)業(ye)於(yu)安(an)徽(hui)機(ji)電(dian)學(xue)院(yuan)電(dian)氣(qi)工(gong)程(cheng)係(xi)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)專(zhuan)業(ye)，曾(zeng)就(jiu)職(zhi)於(yu)信(xin)息(xi)產(chan)業(ye)部(bu)第(di)八(ba)研(yan)究(jiu)所(suo)和(he)科(ke)大(da)創(chuang)新(xin)股(gu)份(fen)有(you)限(xian)公(gong)司(si)自(zi)動(dong)化(hua)分(fen)公(gong)司(si)工(gong)程(cheng)部(bu)，現(xian)就(jiu)職(zhi)於(yu)中(zhong)達(da)電(dian)通(tong)股(gu)份(fen)有(you)限(xian)股(gu)份(fen)有(you)限(xian)公(gong)司(si)PLC產品開發處，主要專注於PLC在自動化的高端運用，包括各類機械設備的精密運動控製及工程項目的過程控製的研究與市場開發。
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