歐姆龍定位控制器在高速走絲線切割機的應用

隨著晶片、磁性材料等新材料應用的不斷發(fā)展，已經(jīng)廣泛用于太陽能電池、下一代照明光源、納米元器件等一系列高新技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)材料。針對這類新材料的切割與加工設(shè)備，目前主要依賴進口，其中控制器作為其核心技術(shù)，不同于一般的數(shù)控系統(tǒng)，因此成本過高。為了提高產(chǎn)品競爭力，現(xiàn)在國內(nèi)一家民營公司采用歐姆龍cj1w－nc413定位控制器，利用其多功能速度控制、高速響應等特點，并結(jié)合歐姆龍w系列驅(qū)動器，在高速走絲線切割機得到很好的應用。

系統(tǒng)說明

工藝說明

線切割系統(tǒng)的磨削原理是使用自由研磨劑而非固定的研磨劑，因此往復式切削系統(tǒng)比傳統(tǒng)的單向切削系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢。對于同種材料來說CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，系統(tǒng)可以有更大的行程和線的移動速度，只有通過線的往復運動，才能達到理想的研磨效果。連續(xù)的供線系統(tǒng)和舊線回收系統(tǒng)，可以避免線的破損，還可促使線的張緊以保證切削線的剛性，這有利于保持切片精度，同時，最大限度的利用切削線可以有效降低消耗。動作過程示意圖如圖1所示。

系統(tǒng)說明如下：

主動輪 主軸1：軸1（1.8kw伺服驅(qū)動器）帶動3個套有鋼絲線的滾筒，通過高速往復運動，對工件臺的工件進行切割加工；

放線輪 從軸2：軸2 進行鋼絲線放線www.cechina.cn，跟隨主軸運行線速度與軸1 保持同步；

收線輪 從軸3：軸3進行鋼絲線收線CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，跟隨主軸運行線速度與軸1保持同步，通過收線牽引輪（即排線器）均勻收線。

設(shè)計要求

系統(tǒng)設(shè)計要求如下：

鋼線線行程：1400mm（一往復）；

鋼絲線往返頻率：30～60次/min；

鋼絲線線速度（60次/min時）：

84m/min（0～140m）正弦變化）（鋼絲線周期1min60個來回時，0～140m/min正弦變化）；

鋼絲線進給：0～15m/min。

控制難點

系統(tǒng)控制難點：

鋼絲線在高速往復運行中的張力控制，必須保持張力穩(wěn)定；

在線實時調(diào)整從軸2、3的速度，從而與主軸1保持線速度同步；

鋼絲線收放線均勻。

歐姆龍解決方案

通過控制鋼絲線在切削過程中的線速度恒定從而保持鋼絲線的張力穩(wěn)定，通過cj1w－nc413的jog速度控制方式控制伺服正反轉(zhuǎn)運行。

在機械擺桿（張力控制器）處添加絕對值編碼器，在鋼絲線正轉(zhuǎn)時，機械擺桿會下擺，反之，機械擺桿會上擺。通過擺桿正反轉(zhuǎn)角度的變化，檢測當前線速度是否同步控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，角度變化值可以通過絕對值編碼器實時讀取。在正反轉(zhuǎn)啟動瞬間，由于機械慣性原因，收放線輪會有速度滯后，擺桿角度會很大，因此在啟動時需要預先進行速度補給；在勻速運行過程中，實時監(jiān)控絕對值編碼器的角度反饋，經(jīng)過換算比，在線調(diào)整jog的速度，同時可以通過override指令（在線變速）實時對速度進行調(diào)節(jié)，控制精度0.01r/min，從而達到3軸線速度同步。

在收線輪進行收線時，通過排線器往復引線，達到均勻收線；收線輪繞線一圈后，收線輪直徑增大，因此下一次繞線速度也會增大，反之速度減小；此時，排線器的速度也會隨時改變，因為是簡單速度控制，可以通過變頻器，通過模擬量進行無極調(diào)速，同步控制方式通過收線輪速度變化，經(jīng)過換算比控制變頻器的輸出。

配置與控制流程說明

配置說明

控制器：cj1g－45h＋cj1w－nc413+cj1w－da041＋cj1w－id211；

驅(qū)動器：3×r88d－wt20h；

伺服電機：3×r88d－w1k815t。

控制流程

編碼器分辨率采用1000puls/r，機械擺桿最大速度