硬件介绍:1217G2,汇川660F/680F,桁架10m-5m-2m齿轮齿条
单设备:三轴桁架x2,桁架中心检测,打标,扫码,撕膜机构按工位区分。轴总数12-20不等
应用:1.2m-0.9m-8mm堆叠板材搬运
工具:均布真空吸盘8-10个
选型前期:
项目是去年底实施的。因为机构太大没办法在公司测试验证,所以电气方案确定很重要。根据设备情况最初有两种选型方案。方案一是PLC控制汇川660F伺服做同步轴,方案二是选择汇川680F由伺服自己控制龙门。方案二楼主有用过汇川680N实现虚拟龙门的项目经验。使用过程中伺服同步稳定,定位精准满足项目需求。但由于之前项目是虚拟龙门,且实际行程也才1mm左右,参考意义有限。在设备问题处理过程中也暴露出了伺服同步的短板。方案一由于单设备轴数量较多,且如果同步主轴还使用虚轴控制的方式,轴的数量还会进一步增加。最终计算运动资源,可能需要1515T才能满足要求。这对成本来说要求不低。
运气很好的是当时正是1200G2发布不久,我敏锐的发现其中的1217正是为这种情况量身定制的。最终经过权衡选择了方案一。过程中也经过了1217G2和汇川680F伺服的分别同步测试。其中汇川680F是供应商说这款伺服的高端功能市场上验证很少,需要自己测试功能。
程序编写:
程序编写没有太多可以说的,我有丰富的伺服单轴,多轴机构的调试经验。总结出的XYZR四轴定位机构的功能块也可以直接使用。只要更改参数选择桁架配置就能实现任意轴机械手空间目标点的直线定位,避障提升和避障目标点定位。现在的需求还比程序省了一个R轴。
手动测试:
桁架上电后优先测试了同步轴的重复定位精度。在同步轴500mm/s,间隔距离2m以上的情况下,百分比测得的重复精度在3丝以内。
插曲1:
我调试的一台设备两个桁架,均出现了z轴异常下坠的情况。下坠距离都超过了1m。一个是因为接线错误,导致了伺服使能是直接报故障。另一个是因为制动电阻选错了,导致高速试机过程中伺服报错。后来测试发现,只要是伺服运动过程中,不论是低速还是高速,只要断伺服使能都会使z轴发生下坠,伺服静止时不会出现。中间经过了各种掰扯,最终结论是z轴伺服的抱闸力和使能力差不多,运动时突然断使能单一抱闸力不足以瞬间使伺服制动停止。说人话就是伺服选小了。再改伺服成本太高,最终选择让供应商将z轴减速机返厂更改,加大减速比。(此次省略一万字对机械甩锅说电气伺服参数没设置好的礼貌问候,还有一万字对汇川伺服抱闸力不够的礼貌问候)
插曲2:
插曲2是插曲1的插曲。因为加大减速比后有显著效果,减缓了伺服下坠的距离,但是问题没有彻底解决。下坠距离还是有至少0.2m。考虑成本最终也只是增加一个气缸反向拉着z轴。只能继续问候机械和汇川。
插曲3:
电气方案确定前,不知是自己的直觉还是经验使然。跟机械设计说同步电机一定要用带抱闸的(同步轴是桁架的x轴)。但给我的回复是又不是z轴,要什么抱闸浪费钱。而且电机已下发采购,来不及改了。既然木已成舟,当时就没多纠结。结果报应虽迟但到。大桁架因为重人工推不动,那就和有抱闸差不太多。但有台设备桁架底下装配区有个3m-4m-1m的小桁架,有次间隙电工进去改线,因为不好操作,所以人工推动了同步轴大概0.5m。最终被大桁架给盖了帽。还好就几根型材架弯了,不算什么大事故。之后复盘才发现是人工推动后,虚轴的实际位置不能像实轴一样跟随实际变化。程序里又没有对这种情况进行位置差异的判断。最终还是自己的锅自己背。由此也得到了教训,有怀疑的地方一定不能半途而废,得打破砂锅问到底。(继续问候机械设计一万字)
结语:
这次调试最大的收获,是对“同步”二字的重新认识。
以前觉得同步就是主轴带着从轴跑,指令一发,万事大吉。这次无抱闸的龙门给了我一个深刻教训:真正的同步,不是正常运行时有多准,而是异常停机后还能不能回得来。
虚轴主轴停了,从轴因为惯性或外力滑出去,偏差一大,龙门就歪了。反复试了直接脱开齿轮再绝对定位回来,差点把横梁憋变形。最后绕了一圈,才发现叠加运动才是这个场景下的最优解——不脱开同步,保持约束,悄悄追回来。
这让我明白一个道理:电气调试不只是让机器动起来,更是要给机械的“不完美”兜底。 电机没抱闸是机械决定的,但怎么在没抱闸的情况下保证龙门不扭,是电气要解决的问题。