本文基于對機械手工作原理等的分析，介紹了東菱EPS系列伺服系統在機械手上的應用，給出了伺服驅動器關鍵參數的設置。

1、引言

隨著市場競爭的逐漸激烈，用戶對所需產品提出了更高的技術和更合理的性能價錢比的要求。伺服系統以其出色的性能完成了對產品的加工過程、加工工藝和綜合性能的改造，并在工業領土中得到了非常廣泛應用。機械手在市場上按照驅動類型主要分為兩種類型：一種是有氣動元件驅動的只是單純的作低速點對點的運動控制的低端的機械手;而另一種就是要采用高性能伺服作為驅動元件的作高速精確定位的高性能機械手，也是本文討論的對象。

2、機械手設備組成

機械手設備系統部分有PLC、人機界面、伺服系統等組成。人機界面，采用觸摸屏，便于操縱人員設置參數及對整臺設備運行狀態的監控，負責人機對話交流。PLC做為核心程序的載體，負責脈沖信號的發送控制伺服及各種反饋信號的處理，控制各實行機構的運轉與協調。伺服系統，由驅動，伺服電機，碼盤反饋信號構成，作為主要運動機構，主要任務是完成定位精度的克制，嚴厲實行來自PLC的脈沖號令克制，同時，保障在屢次啟用負載下親身運動的安穩性與快速響應性，伺服性能直接反映了整臺設備的整機性能與品質。機械手外形圖如圖一所示：

圖一機械手外形圖

3、機械手原理簡介

機械手的工作原理其實就是靠伺服電機進行驅動,由于伺服電機能夠計算詳細的回轉圈數，所以可以計算出運動的距離,機械手上常說的軸,是以回轉部位來計算的,一個回轉部位算一個軸。機械手的控制柜內是伺服模塊和運算基板,用于控制伺服電機的動作和計算相對位置。

伺服驅動器接收PLC脈沖指令驅動電機帶動機頭作定位運動。定位運行的過程中運行要平穩滑順，伺服的運行速度將決定機械手的工作效率是否能夠滿足客戶的應用要求，在高速定位的時伺服電機不能出現過沖，震蕩以及整定時間過長。

4、東菱伺服參數設置

機械手傳動系統采用皮帶傳動，剛性相對較軟，增益高時容易導致系統產生震蕩。而工藝要求伺服平穩滑順的進行高速定位，不能出現過沖甚至震蕩。調試過程中，要確保在不引起系統震蕩的情況下，盡量調高速度環比例增益。速度環積分增益和位置環比例增益要調小，防止橫行軸停止時產生過沖。

廣東某機械手上，以下是東菱伺服控制系統的參數設置說明。

X軸：

PA4=0(控制方式選擇，0：位置控制);

PA9=3(電機型號選擇，不同電機此參數不一樣);

PA11=3500(位置環增益，范圍500—8000);

PA14=1500(速度環增益，范圍500—8000);

PA15=3000(速度環積分時間常數，范圍500—8000);

PA27=1(脈沖輸入邏輯取反，范圍0—1);

PA31=10(輸入指令脈沖倍頻分子);

PA32=1(輸入指令脈沖倍頻分母);

PA38=1500(電流環增益，范圍500—8000);

PA41=10(電流環積分時間常數，范圍10—50);

P64=0(使能方式，0：內部使能，64：外部使能);

Y軸：

PA4=0(控制方式選擇，0：位置控制);

PA9=3(電機型號選擇，不同電機此參數不一樣);

PA11=3500(位置環增益，范圍500—8000);

PA14=1500(速度環增益，范圍500—8000);

PA15=3000(速度環積分時間常數，范圍500—8000);

PA27=1(脈沖輸入邏輯取反，范圍0—1);

PA31=10(輸入指令脈沖倍頻分子);

PA32=1(輸入指令脈沖倍頻分母);

PA38=1500(電流環增益，范圍500—8000);

PA41=10(電流環積分時間常數，范圍10—50);

PA64=0(使能方式，0：內部使能，64：外部使能);

Z軸：

PA4=0(控制方式選擇，0：位置控制);

PA9=3(電機型號選擇，不同電機此參數不一樣);

PA11=3500(位置環增益，范圍500—8000);

PA14=1500(速度環增益，范圍500—8000);

PA15=3000(速度環積分時間常數，范圍500—8000);

PA27=1(脈沖輸入邏輯取反，范圍0—1);

PA31=10(輸入指令脈沖倍頻分子);

PA32=1(輸入指令脈沖倍頻分母);

PA38=1500(電流環增益，范圍500—8000);

PA41=10(電流環積分時間常數，范圍10—50);

PA64=0(使能方式，0：內部使能，64：外部使能);

PA66=6(抱閘信號BRK_OFF邏輯選擇)

注：電子齒輪比=PA31/PA32==Ppulse/P

其中Ppulse：電機每轉脈沖數，指電機旋轉一圈電機反饋元件反饋的的脈沖數(脈沖/圈)。如2500線的增量式編碼器，其反饋到驅動器的脈沖數為2500×4=10000;

P：指要使電機旋轉一圈伺服所需接收的上位機指令脈沖數(脈沖/圈);

5、調試注意事項

為了保證伺服驅動器能夠可靠、穩定、正確的運行，在伺服系統的安裝、調試以及使用過程中，應注意以下事項：

1)正確的接線：東菱伺服標配編碼器線和電機動力線，不過接線時一定要正確連接伺服驅動器與控制器之間的信號線，否則伺服不會正常運行;

2)正確的設置伺服控制模式：由于每種機器應用都有所不同，所以正確的設置伺服控制模式是保證伺服正確運行的前提;

3)根據實際運行效果正確匹配增益參數，另外東菱伺服不要在伺服使能的情況下或電機運行的情況下設置電子位置環和齒輪比參數。

4)確保電機良好的接地，驅動器與設備機殼連接。一方面避免干擾，另一方面避免漏電。

5)信號線盡量選擇屏蔽雙絞線，屏蔽層一般接到端子外殼;

6)注意干擾問題，避免編碼器信號和控制信號受到干擾，編碼器線、信號線不要與電機線、電源線綁扎在一起或者通過一個線槽，盡量保持一定的距離。

6、結論

此機械手充分結合了東菱EPS系列的響應快、定位精確、整定時間短、運行平穩等優點。使客戶達到最大的滿意度。此設備向客戶充分展示了東菱伺服的優勢，同時也提高了機械手設備在市場上的競爭力。