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華大伺服在電池包裝機上的應用

添加時間:2018/03/23

華大伺服在電池包裝機上的應用

華大伺服在電池包裝機上的應用

一、前言

        交流伺服驅動器以高精度、高轉速、高效率等優點,在工業場合的應用越來越廣泛。武漢華大SDM系列交流伺服驅動器以較高的性價比在數控機床、彈簧機、鉆孔機、包裝機械、針織機等自動化設備上大量使用。目前,華大伺服又成功應用在電池包裝機械上。

       本次應用是應某包裝機械設備有限公司需要,對舊型號設備進行性能升級。該設備原來使用步進驅動系統,由于步進電機的矩頻特性是一條下降的曲線,導致步進電機最快只能運行在600r/min左右,每分鐘包裝270個7號電池。客戶需求是在不改變機械結構的情況下,通過升級驅動器和馬達到伺服系統,使每分鐘包裝400個以上的產品。

二、        出標速度計算

 

         當每分鐘出標簽270個時,電機轉速為600r/min。出標速度達到400個/min時,提高了48%。在保持所有機械結構均不變的情況下,負責出標的電機的轉速同樣需要提高48%。設升級后出標電機的轉速為R,那么,R=600×(1+0.48)

 

三、        電子齒輪比的計算

 

        由于PLC的程序是固定的,無法修改,那么PLC發出的脈沖指令的頻率也是固定的。在不改變脈沖指令頻率的情況下改變電機轉速,對步進系統來說可以改變細分數,相應的,對于交流伺服系統來說,可以改變電子齒輪比。設PLC發出的脈沖指令頻率為H,電機的轉速為R,電子齒輪比為G。那么

H=R/(6×G)

在電子齒輪比G=1的情況下,1Hz的脈沖指令頻率對應的轉速為6r/min。R/6即為電子齒輪比為1時,脈沖指令頻率應該達到的值。該值除以電子齒輪比后,即為實際接收到的脈沖指令頻率。由于H是已知的,所以,

G=R/(6×H)

四、        流水線履帶速度計算

 

       單單提高出標速度并不能達到提高產能的目的。因為機械設備是一個系統,單單提高部分結構的性能會造成短板效應。此處的短板就是流水線履帶速度。如果不提高流水線履帶速度,出標速度的提高毫無意義。因為出標結束后,下一工件還沒有到達,出標結構只能處于等待狀態,生產效率受流水線履帶輸送裸電池的速度限制。

設履帶直線速度為V,履帶驅動電機轉速為R,電機連接的齒輪的直徑為L,出標速度為N個/min,標簽長度為a,兩標簽之間的間距為b,那么,

V=(a+b)×N

V=π×L×R

由上述兩式合并,得到

R=(a+b)×N/(π×L)

以上計算,是從理論的角度出發。實際調試中,出標速度與履帶速度的配合仍然需要經驗豐富的工人進行微調。當出標速度高于履帶速度時,雖能正常生產,但出標部分需要等待工件,不能發揮最大的生產效能,違背了升級設備的初衷;當出標速度低于履帶速度時,前一工件尚未包好,下一工件已經到達,電池被標簽粘連成鏈條,工廠將這種情況戲稱為“造子彈”。

五、        馬達選型

 

        目前,武漢華大電機公司有從400到5500w的伺服驅動系統可供選擇,每一功率級別都有多種馬達可供選擇,以適應不同的轉速、轉矩和負載慣量場合。本次應用中,為客戶選配了80ST-M02430LF1B 750w伺服馬達,很好的滿足了應用需求。從后來的參數調節中,也可以看出這一點。伺服系統的參數調節一直是伺服應用中比較麻煩的問題,但是針對不同的應用場合,通過細致的選型工作,可以大大的降低參數調節的必要。本次應用中,僅僅改變了電子齒輪比,其他參數保持默認值,已經很好的滿足了應用需求。

 

六、        結論

 

          客戶對于本次升級帶來的產能提高十分滿意。實際上,在調試過程中,包裝部分經過升級,可以輕松的突破600工件/min,但是,受流水線前級部分的瓶頸限制,只能運行在400工件/min。采用伺服系統后,產能的提高十分顯著,但是成本的增加相對于整個生產線來說,可以忽略不計。越來越多的設備廠商認識到伺服系統的優勢,伺服系統的應用逐漸普及。


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