摘要：介紹東能EPS系列伺服驅動器在電腦彈簧機上的應用案例。對于彈簧制造的高精度制造工藝，東能EPS系列伺服驅動器以優(yōu)良的控制性能實現(xiàn)了彈簧機設備快速度高質量的生產(chǎn)要求。
1．引言
       得益于交流伺服驅動系統(tǒng)的應用越來越廣泛，性能日漸提高，價格日趨合理。彈簧制造機械（以下簡稱彈簧機）由過去采用純機械結構改造為電氣伺服結構，采用先進無搖臂設計，真正實現(xiàn)了無需排凸輪片、刀具可重用、 機械部件采用世界先進之設計理念，為生產(chǎn)超精密彈簧量身設計而成，卷芯軸和凸輪軸采用伺服馬達后，可以很好地簡化調機的工序，減少調機時間，從而大大提高生產(chǎn)效率，制造出來的彈簧性能參數(shù)得到較大改善，且設備安裝維護極為方便，也避免了因機械部件的長期磨損造成的產(chǎn)品性能下降。
 
      本文以浙江某彈簧機設備廠用東能EPS系列伺服驅動器生產(chǎn)寶塔彈簧、雙扭簧等復雜高難度異簧工藝為例，詳述了東能EPS系列伺服驅動器在彈簧制造機上的使用方法，說明了東能EPS系列伺服驅動器優(yōu)良的控制性能能完全滿足彈簧制造工藝上精確、快速、穩(wěn)定、可靠的要求。
2．彈簧機結構和彈簧成形工藝過程
      彈簧機主要由：控制器、伺服驅動器和伺服電機、機械結構部件（如齒輪、凸輪、刀具、壓輪等）三部分組成，正面外觀圖如圖1所示。控制器是彈簧機設備的核心大腦所在，伺服驅動器和伺服電機是設備的四肢臂膀所在。控制器采用彈簧機專用電腦系統(tǒng)：可記憶999種不同之彈簧程式，程式資料很容易在鍵盤上設定及改變。控制器提供編程界面以讓用戶根據(jù)所需要生產(chǎn)的彈簧要求設置工藝過程參數(shù)，再根據(jù)這些工藝過程參數(shù)向伺服驅動器發(fā)出運動控制指令，伺服電機在伺服驅動器的控制驅動下帶動負載完成符合用戶要求的工藝過程。

      彈簧是在伺服驅動和機械部件的共同作用下成形的，主要機械部件圖如圖2所示，電氣部分由凸輪軸、送線軸、卷芯軸三部分組成，凸輪軸負責切斷刀具的移動，送線軸負責彈簧鋼絲的移動。卷芯軸：卷芯除了可以在旋轉讓開空間來完成一些復雜的形狀外，也可用來控制彈簧螺距，于 是螺距便可做到數(shù)字化控制來簡化調機的工序，因此減少調機時間。 

      彈簧成形工藝示意框圖如圖3所示，基本過程描述如下：運行前凸輪軸和卷芯軸先歸零，凸輪軸在機械凸輪的作用下帶動刀具提刀，凸輪軸在單步設置的起始角度至結束角度這段時間內(nèi)，送線軸根據(jù)設置的單步送線值送線（每一運動單位為0.01mm,每一命令最大為99999.99個運到單位），彈簧鋼絲在送線壓輪的擠壓和其中一刀具頂端細溝槽的導引及另一刀具頂端斜披面導引的共同作用下，鋼絲向前卷曲成形，同時，卷芯軸可以通過旋轉讓開空間來完成一些復雜的形狀外，也可用來控制彈簧螺距，當完成一系列動作以后，凸輪軸在機械凸輪的作用下帶動刀具落刀切斷鋼絲便生產(chǎn)出了一個彈簧，接著再進行下一個循環(huán)工作周期，這樣彈簧便一個接一個生產(chǎn)出來。

工藝要求：批量生產(chǎn)時，彈簧長度誤差≤0.1mm，彈簧間距誤差≤0.05mm，且能連續(xù)生產(chǎn)，中途不能出現(xiàn)鋼絲脫槽或切碎彈簧。這就對伺服的定位精度，響應時間有較高的要求，同時也要求送線軸伺服啟停要迅速，停止時不能有抖動。

 
3. 調試過程
　　機器設備：EPS2-TA300L123 兩臺及配套電機180DNA-30BB1AMS，分別用作凸輪軸和送線軸。EPS2-TA100L123 一臺及配套電機90DNA-10DB1AMS， 用作卷芯軸。從彈簧成形工藝過程看，生產(chǎn)出來的彈簧參數(shù)，如彈簧長度、節(jié)距等，不僅與伺服控制性能密切相關，還與系統(tǒng)參數(shù)和刀具深度是有關，我們請經(jīng)驗豐富的師傅調試好刀具和設置好系統(tǒng)參數(shù)后，重點進行了針對設備中伺服控制性能的調試。
　　設備有檢測模式可供單軸運行調試，按照用戶要求將凸輪軸定位控制精度調到0.01°以內(nèi)，送線軸位移精度調到0.05mm以內(nèi)，剛性也達到用戶要求。之后再進行了凸輪軸、送線軸、卷芯軸的聯(lián)動調試，效果均達到客戶要求。
      在設備運行模式下，生產(chǎn)速度為150個/分鐘時，生產(chǎn)出來的彈簧各項指標滿足用戶要求，當將生產(chǎn)速度調高到為400個/分鐘時，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)倒線的現(xiàn)象，即轉子位置超過了停止位置，然后向后退回，此現(xiàn)象應該是由于送線軸電機工作在頻繁啟停的狀態(tài)，驅動器剛性不夠，送線軸電機停止時位置超調較大引起電機抖動，調試位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)PI參數(shù)，直到消除該現(xiàn)象。設置的伺服驅動器主要參數(shù)如下：

參數(shù)序號	參數(shù)名稱	參數(shù)值
PA4	控制方式選擇	0（位置控制）
PA11	位置環(huán)增益	4000
PA14	速度環(huán)增益	4000
PA15	速度環(huán)積分時間常數(shù)	9999
PA25	編碼器反饋輸出分頻系數(shù)	1
PA28	脈沖輸入類型	1（CW/CCW）
PA31	電子齒輪分子	1
PA32	電子齒輪分母	1
PA38	電流環(huán)增益	1000
PA41	電流環(huán)積分時間常數(shù)	10

4.東能伺服簡介
EPS系列功率范圍為0.2 KW—7.5KW，可廣泛應用于車床，銑床，加工中心等各種加工設備，而且還能滿足印染，包裝以及自動化流水線上的各種機械傳動需要，采用DSP芯片，大大加快拉數(shù)據(jù)的采集與處理速度，使電機性能良好。

技術特點:
（1）應用大規(guī)模門陣列電路，使產(chǎn)品有很高的可靠性
（2）使用最新的功率器件IPM，使驅動器的體積大為減小
（3）操作簡便，僅四個按鍵就能方便地進行試運行、監(jiān)視及參數(shù)設置
（4）監(jiān)視功能顯示24個參數(shù)狀態(tài)，包括電機回轉速度、反饋脈沖、指令脈沖、輸入輸出端口電平及電機電流等
（5）具有RS485和RS232通信功能
（6）具有脈沖位置、模擬量輸入速度及轉矩控制
（7）可設置位置指令脈沖倍率（電子齒輪輸入）
（8）可設置位置輸出脈沖倍率（電子齒輪輸出）
5. 結語
      得益于東能EPS系列伺服驅動器針對不同場合預置了不同參數(shù)，整個參數(shù)調試的過程簡化了很多。彈簧機工作在頻繁啟停的狀態(tài)，對交流伺服來說，這是一種嚴苛的工作環(huán)境。東能伺服在彈簧機上的成功應用，充分證明了東能產(chǎn)品的優(yōu)良品質。東能EPS系列伺服驅動器及配套電機應用于彈簧機上，設備所生產(chǎn)出來的彈簧完全符合要求，生產(chǎn)速度最快可達500個/分鐘，穩(wěn)定性和可靠性深得用戶肯定。之前該廠家采用的是日本某知名品牌伺服，但成本較高，我司伺服驅動器應用于彈簧機上性能已達到日本品牌水準，處于國內(nèi)領先地位。