台达A伺服在大幅面激光切割机上实际应用.doc

台达A2伺服在大幅面激光切割机上应用伺服数控产品处应用工程师张广伟关键词:龙门结构、大幅面、高解析智能伺服、双伺服同驱、技术和激光加工切割新技术已经广泛应用于金属,皮革,广告雕刻等切割加工领域。与传统的切割加工方法相比,C激光切割机可以灵活的加工出工件,切割速度更快,成本更低。但是因为机械设计原因,一般的激光切割机的幅面只能维持在2mX3m的有效工作范围。,要突破这一范围,两个方向的机械丝杆将会很长,直径相对较粗,这样无疑降低了机械刚性,很容易产生共振。而且为了克服丝杆直径增加的转动惯量,伺服马达的电机转矩以及惯量都要相应的加大,同时为了保证精度,加工速度无法加快。而采用新型的龙门机构设计的大幅面机器,幅面跨度可能达到3mx5m有效的加工行程,使用了安装在床身侧面的导轨设计,激光头纵向位移轴就可以方便的以门字形结构跨坐在横向位移导轨上,同时位移由横向两个伺服马达同步位移驱动两根丝杆来完成横向位移,如下图所示,这样负载的重量就有2边导轨和丝杆分开来承受,就可以很好的解决大幅面机械,幅面过大,机械刚性不足的问题。解决了机械上的问题,那怎么样才能很好的驱动电机使两边的伺服马达能够保持高精度的位置同步呢?本文就以龙门激光切割机为案例,详述了如何利用台达A2伺服独有的龙门同驱功能,仅以一路脉冲命令作为命令来源,即可实现两个伺服马达之间的高精度同步控制方案。台达高精度龙门同驱方案传统的龙门同驱电机控制,往往借助于上位控制器单元来协调,如果上位控制器是脉冲机型的,就只能通过伺服轴COPY功能来实现,C输出两路模拟量电压,同时将两颗同步伺服的编码器信号反馈到位置环,同时两直线轴之间实现插补同步运动和半闭环控制。但是,无论是以上何种方式,都需要上位控制器的配合,需要独立的两路命令通道才能够控制两轴同驱。与传统龙门同驱控制架构相比,新的A2控制方式,无需修改上位控制器的硬件接口设置和参数设计,只需要改变上位控制器和A2伺服接线,以及设定相应的参数既可以实现双伺服同驱功能,这是A2伺服运动控制的一大特色功能。龙门同驱的控制架构和具体接线控制器选型龙门同驱必须使用ASDA-A2-M/U/L型驱动器,5接口,因为这一个接口可以支持A2驱动器接受除自身编码器反馈之外的来自于另外一颗伺服的第二路编码器反馈。上位控制器控制器架构轴①轴②上位控制器给轴①的伺服DI/DO信号上位控制器给轴②的伺服DI/DO信号上位控制器给两轴的一路脉冲命令信号轴①PG信号输出给轴②的CN5信号轴②PG信号输出给轴①的CN5信号具体接线如下,以轴①伺服为例 1信号定义1SON9DI1SON25V+36SIGN脉冲方向+43PULSE脉冲信号+3脉冲方向37/SIGN脉冲方向-4脉冲信号41/PULSE脉冲信号-524V+1124V+外部电源24+624V-4524V-外部电源24-1信号定义7接收来自另一轴的编码器信号!/B2/OB23编码器/OB输出8B3OB25编码器OB输出9A4OA21编码器OA输出10/A5/OA22编码器/OA输出方案的实施伺服基本参数设定-电子齿轮比设定当接线接好,检查确认无误后,既可以进行伺服参数的设置,首先,取消相关无用的DI,解除报警信息ALE13、ALE14、ALE15,同时需要设定上位控制器对伺服命令的电子齿轮比参数,设定对正确的电子齿轮比是伺服正确运动的前提,切记两轴的电子齿轮比设定的数值要保持一致。设定数值P1-44电子齿轮比分子,出厂设定值为128设定数值P1-45电子齿轮比分母,出厂设定值为10,即伺服驱动器接到10万PULSE,马达才运转一圈,建议根据上位控制器发送脉冲的脉冲能力,以及最高运动速度,还有丝杆的螺距等因素综合考虑。这里我们举例假设设定为P1-45=1,即10000pulse,电机运行一圈。公式如下1280000XP1-45÷P1-44=1280000X1÷128=10000pulse。伺服惯量比测定其次进行的是伺服惯量比的估测和伺服增益的调整。具体步骤如下,先将龙门机构解除,检查所有的机构及伺服上的设定,如急停以及左右极限等,确认是否正常有效!将两台驱动器上的面板监视调整为J-L(p0-02=15监测惯量用)上位控制器下达脉波指令,先以慢速来回移动龙门机构,确定机构运转没有问题,慢慢加快来回移动速度,观看驱动器上的惯量显示等显示稳定后,将惯量比分别写入到各自控制器的P1-37参数(当机械结构不对称时,各自的惯量比有可能不同)惯量比是伺服电机运转的计算基础,此值务必确保正确!P1-46PG分周比参数设定和P1-72光学尺闭环解析度设定P1-5的编码器反馈值,此数值大小和前面P1-44、P1-45并无实质的关系,为马达自身输出解析。设定数值越大,解析越高,越有利龙门的控制,但是超出一定控制的范围的话,将影响两轴间位置误差