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   【摘要】涂膠機不同與點膠，對軌跡與涂膠速度有較高的要求，用普通的運動指令實現(xiàn)過程中，雖然可實現(xiàn)軌跡的精確，但是運動指令與指令之間會出現(xiàn)速度的停頓，導(dǎo)致涂膠不均勻，厚度不一。利用臺達(dá)DVP-20PM00D運動控制器電子凸輪（CAM）功能，實現(xiàn)流暢精確的涂膠。 

   【關(guān)鍵字】運動控制器；電子凸輪；CAM Table

   點膠機是專門對液體體進(jìn)行控制，將液體點滴、涂覆、灌封于產(chǎn)品表面或產(chǎn)品內(nèi)部的自動化機器。點膠機主要用于產(chǎn)品工藝中的膠水、油以及其他液體的粘接、灌注、涂層、密封、填充、點滴、線形/弧形/圓形涂膠等。自動點膠機在工業(yè)制造中越來越得到廣泛的應(yīng)用，小到手機、鏡頭、IC封裝、LCD、LED、筆記本電腦、數(shù)碼相機、SCP、BGA、二極管、三極管、精密機械等；大到飛機、汽車、機械制造等，都需要精密的點膠設(shè)備支持。

   1 設(shè)備控制工藝
 
                   
                               圖1 設(shè)備控制示意圖

   該設(shè)備主要控制5個軸，X、Y軸用于水平平面的軌跡控制；Z軸位于X與Y軸水平平面之上，控制軸的上下運動；U軸可控制涂槍正反方向旋轉(zhuǎn)。此外，一個控制送紙部分為單動，整個控制流程動作為所有軸歸原點，所有軸到達(dá)工作位，XZW軸配合，畫出X方向的直線。然后Y方向行走，最后再重復(fù)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，但控制難點在于：

   （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(zhuǎn)，保證涂膠筆與紙面垂直。而且必須連續(xù)。

   （2）從X切向Y方向行走必須速度連續(xù)，不能有滯后。

   （3）機構(gòu)本身有四軸參與連續(xù)插補，用臺達(dá)現(xiàn)有三軸20PM00M，難以實現(xiàn)。現(xiàn)有20PM00M具有點膠機模式最多只能控制三軸。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(dǎo)致涂膠會有厚度變化。

   2 臺達(dá)控制電氣建構(gòu)

   基于控制的連續(xù)性與對速度的嚴(yán)格性，以下方案無疑能滿足要求。采用2臺20PM作為控制核心，一臺作為主機，一臺作為從機，主機的第二個軸輸出，作為虛擬主軸，其它四軸輸出作為電子凸輪軸。臺達(dá)控制電氣建構(gòu)和系統(tǒng)配置如圖2、表1所示。
 
                    
                           圖2 臺達(dá)控制電氣建構(gòu)

       表1 系統(tǒng)配置
  
                     

   3 控制及20PM運動控制器多組電子凸輪功能應(yīng)用介紹

   多軸凸輪模式?jīng)]有像單凸輪模式有區(qū)分周期和非周期模式，僅以連續(xù)周期的方式運作。在使用多凸輪功能時，凸輪軸只能固定使用一組CAM表，即PMsoft之CAM Chart 0、 1 、2 分別對應(yīng)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(shè)定各凸輪軸的運動模式并開啟C200計數(shù)器以計算主軸脈沖數(shù)，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(shè)定(X-D1847 Y-D1927Z-D2007)。在多凸輪時，須先將X軸之D1847之Bit12..11設(shè)定為01，而D1927與D2007則視Y、Z凸輪軸是否啟動來設(shè)定寄存器之Bit11。

   （3）C200/C204計數(shù)器，設(shè)定并啟動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(shù)模式設(shè)定需配合主軸信號之脈沖形式。C200/C204計數(shù)模式設(shè)定如表2所示。

   表2 C200/C204計數(shù)模式設(shè)定

                

  第二臺20PM與第一臺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(xiàn)方式用一個虛擬主軸，(第一個20PM的Y軸），實現(xiàn)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(dá)到客戶四軸之間聯(lián)動，速度無延遲的絕佳效果。下面通過程序介紹具體實現(xiàn)方法及難點解決方案。

   4 程序?qū)崿F(xiàn)及難點解決

   由上可知，通過一個虛擬主軸，多個從軸的方式這樣可完全達(dá)到客戶四軸之間聯(lián)動，速度無延遲的功能。但是曲線如何實現(xiàn)，下面通過程序介紹具體實現(xiàn)方法及難點解決方案。

   軌跡如何示教。由于采用的虛擬主軸模式，而客戶常用的習(xí)慣是對實軸模式，即X、Y、Z、R到達(dá)每一位置后，采樣一點。而現(xiàn)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，在程序里，示教時把X或Y的坐標(biāo)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(jié)合圖片具體講解如何保證程序的實現(xiàn)。圖5為P1、P2示意圖。
 
            
                          圖5 P1、P2示意圖

  （1）記錄子程序里每軸點動，如圖6所示。

             
                          圖6 子程序里每軸點動示。

  （2）把示教得到的值寫到放在D500-D900里，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里調(diào)用子程序2，如圖8所示。
  
              
                          圖8 示教所得值紀(jì)淑如凸輪表里調(diào)用子程序2示意圖

   （4）如此完成四個凸輪數(shù)據(jù)，剩下只需按凸輪表執(zhí)行。圖9為示教及運行人機界面
   
                 
                          圖9 示教及運行人機界面

   3 相關(guān)實物照片

   3.1 設(shè)備整體外觀如圖11所示
 
                  
                             圖10 設(shè)備整體外觀

   3.2 設(shè)備側(cè)面如圖11所示
 
                   
                                     圖11 設(shè)備側(cè)面

   3.3 電氣控制如圖13所示
 
                  
                                 圖12 電氣控制示意圖

   4系統(tǒng)應(yīng)用情況

   目前，應(yīng)用速度連續(xù)定位的系統(tǒng)越來越多，遍布各行業(yè)，20PM均有了大量成功案例，過去對于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(xù)與位置準(zhǔn)確的場合。

   作者簡介：

   余強，出生于1969 年 12 月，畢業(yè)于安徽機電學(xué)院電氣工程系工業(yè)自動化專業(yè)，曾就職于信息產(chǎn)業(yè)部第八研究所和科大創(chuàng)新股份有限公司自動化分公司工程部，現(xiàn)就職于中達(dá)電通股份有限股份有限公司PLC產(chǎn)品開發(fā)處，主要專注于PLC在自動化的高端運用，包括各類機械設(shè)備的精密運動控制及工程項目的過程控制的研究與市場開發(fā)。