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英威腾AX70在端子插壳机上的解决方案
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一、项目背景

线束行业目前主流的方案以脉冲控制为主,此方案具有接线繁多、布线繁杂、抗干扰性差等缺点。总线方案因其接线方便、布线美观、数据交互速度快、状态监控实时性好等优点,具有较大的技术优势和市场空白。

在单端端子插壳机上,其动作轴分为拉线轴、切刀轴、平移轴、夹线轴、平移轴、穿胶壳轴、头剥轴、尾剥轴、摆臂轴、扭线轴等。各个轴之间动作琐碎,位置关联性高,根据不同工艺有不同的动作选择,要求所有工艺能够最高效率实现。

二、客户需求

在东莞某端子插壳机现场,客户要求打端效率高、模式切换多、数据交互快、可支持步进驱动、控制模式灵活,对于设备主要有如下要求:

1)任意位置回原:设备可能停在任意工艺步,不可避免各种情况的位置干涉,回原功能必须脱离任意轴在任意位置下可能出现的位置干涉,以避免机械碰撞,保护设备安全。

2)打端高速短行程:打端时平移轴每次进给最低2.5mm,对应电机0.125转,打端与平移进给同步进行,打端耗时最快要在100ms以内,因此平移轴要在100ms以内完成定位。

3)多控制模式:设备支持多种控制模式选择;

4)最佳运行效率:不同控制模式对应不同的动作需求,系统需根据不同的模式自动屏蔽不必要的动作以提高打端效率。

5)实时数据交互:可在线观测运行工艺数据,实现部分核心工艺的自检。

6)兼容性好:运动控制器需兼容第三方步进驱动器。

三、英威腾方案

基于客户需求,英威腾推出AX70运动控制器+DA180伺服驱动器+VS070触摸屏的系统解决方案:

方案拓扑图

该方案优势如下:

1)伺服驱动器与第三方步进混合应用,方便客户兼顾成本和性能。

2)伺服高响应控制,满足打端平移轴打端阶段高速短行程的控制要求。

3)Codesys编程平台,语言类型丰富,方便实现客户的控制需求和升级改造。

4)总线伺服数据读写周期ms级,可轻松实现关键数据读写,完成对核心工艺数据的监控操作。

四、工艺解决方案

针对整个项目的难点及各个工艺的实现,系统的具体解决方案为:

4.1 初始化回原

初始化的原则是能够脱离任意轴之间的位置干涉,保证顺利回原!

伺服驱动器采用23位多圈绝对值编码器,初始化过程中伺服走绝对位置为0即可。为解决位置干涉,系统大致的回原顺序如下:

1

所有气缸

复位

2

延时

300ms

3

切刀轴 夹线轴 平移轴到安全位

回零

4

拉线轴 头剥轴 穿胶壳轴 扭线轴

回零

5

头剥轴到安全位 拉线轴

回零

摆臂轴

回零

夹胶壳轴

回零

穿胶壳轴

回零

6

尾剥轴(摆臂轴完成)

回零

4.2 头剥打端工艺

头剥轴将线皮拨开,平移轴主管打端位置。打端N根线束,则有N次打端和N-1个间距。平移轴平移至打端位置根据预设的打端间距位移N-1次,打端N数。为提高生产效率,位移和端子机同时启动,只要位移动作时间小于打端时间即可。伺服每次打端位移仅需75ms,完全符合工艺需求。

为了方便调试和观察,每次启动前可添加一段延时,观察每个端子的完成情况。

平移和打端动作为:“同时启动--先后完成--延时--同时启动--先后完成--延时...----结束”。

4.3 多模式切换

考虑客户线材打端功能的多样性,设备做了多种模式切换,例如:

1)尾剥沾锡模式开启选择;

2)穿胶壳模式开启选择;

3)打端模式选择;

4)沾锡模式开启选择;

5)扭线模式开启选择;

6)故障检测开启选择;

7)单步运行模式选择。

......

4.4 最佳效率工艺

不同模式下的动作时序不同,势必会导致部分动作不需要执行,此时逻辑上会出现一定的等待时间,降低运行效率。

本系统可根据客户实际选择的运行模式自动优化动作时序,跳过不必要的等待时间和非必要的停靠位置,极大的降低打端周期。

此外,设备还支持在线更改控制模式,即设备可在工作工程中切换选择功能,系统根据当前打端阶段匹配当周期或下周期进行模式切换,而无需停机或回原再进行模式切换。控制效率大大提高。

4.5 实时数据交互

系统采用Ethercat总线进行数据交互,数据读写周期为ms级,通过同步周期对所有轴进行位置、速度、扭矩等实时数据的观测,完成对核心工艺的优化处理,大大提高了设备的灵活性与稳定性。

五、总结

端子插壳机工艺繁多,动作琐碎,模式多样,需要完善的控制逻辑和灵活的功能选择。基于英威腾AX70系列运动控制器在端子插壳机上的整体解决方案,不仅布线美观,数据交互快速,能够满足所有的工艺需求,还能够兼顾丰富的控制模式,灵活的模式切换,极高的运行效率等特点,具有很强的行业推广价值。

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