中達電通股份有限公司      解  剛

 

摘  要：本文主要介紹高速牙刷植毛機的性能需求，以及台達ASDA-B係列伺服在此設備上的應用。

關鍵詞：植毛機  伺服   台達  共振抑製  變頻器

    現代社會牙齒已成為健康美麗的標誌，牙刷的需求也在逐漸增加。目前，全球牙刷年需求量已經超過90億支
，並以每年10%的de速su度du遞di增zeng。中zhong國guo人ren口kou眾zhong多duo，牙ya刷shua做zuo為wei現xian代dai生sheng活huo必bi需xu品pin需xu求qiu相xiang當dang的de大da。牙ya刷shua雖sui小xiao卻que是shi一yi個ge消xiao費fei巨ju大da市shi場chang成cheng熟shu的de大da商shang品pin

，並bing且qie伴ban隨sui著zhe生sheng活huo質zhi量liang的de提ti高gao，對dui於yu牙ya刷shua的de質zhi量liang同tong樣yang提ti高gao，優you質zhi的de保bao健jian牙ya刷shua設she備bei的de生sheng產chan效xiao率lv以yi及ji生sheng產chan質zhi量liang需xu求qiu促cu進jin了le高gao速su牙ya刷shua植zhi毛mao機ji的de設she備bei開kai發fa。

    江蘇揚州的中國牙刷城――杭集工業園的牙刷產量占中國牙刷產量的80%，年產量達30億(yi)支(zhi)。牙(ya)刷(shua)設(she)備(bei)的(de)生(sheng)產(chan)廠(chang)家(jia)過(guo)去(qu)大(da)都(dou)用(yong)相(xiang)同(tong)品(pin)牌(pai)的(de)單(dan)片(pian)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)和(he)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)電(dian)控(kong)係(xi)統(tong)，其(qi)中(zhong)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)大(da)多(duo)選(xuan)用(yong)日(ri)本(ben)進(jin)口(kou)產(chan)品(pin)。近(jin)年(nian)台(tai)達(da)伺(si)服(fu)產(chan)品(pin)憑(ping)借(jie)優(you)異(yi)的(de)性(xing)能(neng)和(he)具(ju)有(you)競(jing)爭(zheng)力(li)的(de)價(jia)格(ge)優(you)勢(shi)
，在(zai)高(gao)速(su)牙(ya)刷(shua)植(zhi)毛(mao)機(ji)行(xing)業(ye)份(fen)額(e)逐(zhu)年(nian)遞(di)增(zeng)。

    高速牙刷植毛機傳動結構由主驅動軸和四個伺服驅動軸係統組成。四個伺服軸分別為水平X軸
，垂直Y軸，翻板Z軸和換毛U軸。XY兩軸坐標決定牙刷孔的位置，Z軸起更換至下一個牙刷的作用，U軸zhou起qi到dao換huan牙ya刷shua毛mao色se的de作zuo用yong。當dang主zhu軸zhou電dian機ji運yun轉zhuan
，四si個ge電dian控kong伺si服fu軸zhou隨sui動dong運yun轉zhuan，主zhu軸zhou停ting則ze其qi餘yu四si軸zhou隨sui動dong停ting止zhi。主zhu軸zhou的de轉zhuan速su決jue定ding植zhi毛mao的de速su度du，四si個ge伺si服fu軸zhou響xiang應ying要yao求qiu協xie調tiao驅qu動dong
，否fou則ze會hui出chu現xian脫tuo毛mao或huo者zhe毛mao不bu齊qi的de現xian象xiang。應ying用yong台tai達da電dian通tong公gong司si的de高gao精jing度du的de電dian氣qi伺si服fu控kong製zhi可ke以yi做zuo到dao 1000次/分鍾植毛速度，而且可以做到跳孔植毛，如圖1所示。

     目前植毛機電控係統結構主要分為單片機控製係統或CNC數控係統。其中單片機控製係統以自動化係統製造商集成配套服務為主，牙刷設備製造商家自主研發為輔。性能性能更見優越的CNC數控係統多為台達的PUTNC-H2P和歐日等進口品牌。

    CNC數控主要是控製軸脈衝命令信號實現伺服驅動
，通常是四軸控製輸出實現
，台達的CNCzhixuliangzhoushuchujikeshixian，lingwailiangzhouzhongdadesifukeyiduliwancheng
，yashuazhimaojiyaoqiuxitongkeyishixianliangzhouchabuyunsuanjike。sitaosifuqudongqixinghaoshizhongdadeB係列ASDA-B交流伺服係統，功率400W,驅動器具有多種功能控製。主軸電機變頻器型號是中達的VFD-S

，功率大小為400W。

    伺服解決方案的開發難點是機電係統聯合調試
，其中主要是伺服增益的調整。四個伺服軸中X軸與Y軸由於絲杠傳動結構機械慣量比較穩定，調試相對容易一些，頻寬一般可以調到130HZ以上。而翻板Z軸(zhou)是(shi)一(yi)個(ge)旋(xuan)轉(zhuan)軸(zhou)
，高(gao)速(su)旋(xuan)轉(zhuan)存(cun)在(zai)離(li)心(xin)力(li)，如(ru)果(guo)單(dan)純(chun)將(jiang)其(qi)頻(pin)寬(kuan)設(she)置(zhi)的(de)很(hen)高(gao)
，電(dian)機(ji)起(qi)停(ting)時(shi)會(hui)有(you)振(zhen)動(dong)
，這(zhe)時(shi)可(ke)以(yi)把(ba)位(wei)置(zhi)平(ping)滑(hua)濾(lv)波(bo)參(can)數(shu)開(kai)啟(qi)，消(xiao)除(chu)振(zhen)動(dong)。

    相對來說換毛U軸的凸輪機構機械的構造使得調試比較困難，再加上Uzhoudejixiegangxingbuhao，dianjiyunxingqilaishiguanliangbibianhuajiaoda
，madashuchudianliubianhuayejiaoda，canshutiaobuhao，dianjizuoyouyunxingshi，zhegezhouyaomeyouzhendonghuoxiaojiaosheng
，yaomefanyingchidun。weicixuyaoyingyongB係列ASDA-B交流伺服係統的共振抑製功能。圖2為帶有共振的係統增益共振抑製原理。

 

    如圖2所示，當低通濾波器(P2-25)由0開始調大
，B.W.會hui越yue來lai越yue小xiao。雖sui然ran共gong振zhen問wen題ti解jie決jue了le，但dan是shi係xi統tong響xiang應ying頻pin寬kuan和he相xiang位wei邊bian界jie也ye降jiang低di了le，係xi統tong會hui變bian得de更geng不bu穩wen定ding，如ru果guo可ke以yi知zhi道dao共gong振zhen頻pin率lv
，則ze帶dai拒ju濾lv波bo器qi（P2-23,P2-24）可ke以yi直zhi接jie將jiang共gong振zhen量liang消xiao除chu。通tong常chang知zhi道dao共gong振zhen抑yi製zhi是shi多duo少shao，使shi用yong帶dai拒ju濾lv波bo器qi的de效xiao果guo會hui比bi低di通tong濾lv波bo器qi好hao
，但dan是shi如ru果guo共gong振zhen頻pin率lv會hui隨sui時shi間jian或huo其qi它ta因yin素su漂piao移yi，而er且qie漂piao移yi的de太tai遠yuan的de話hua
，那na麼me就jiu不bu適shi合he使shi用yong帶dai拒ju濾lv波bo器qi。本ben項xiang目mu設she備beiU軸的運行起來所產生的問題就是共振點飄逸
，使用P2-25低通濾波器效果較好，將其參數設大，加之這個軸對位置精度要求不是太高，所以問題得到解決。伺服相關參數設置如表1所示。台達伺服增益參數調整軟件如圖3所示。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    通tong過guo在zai客ke戶hu的de長chang期qi的de使shi用yong，台tai達da伺si服fu係xi統tong性xing能neng穩wen定ding
，效xiao果guo很hen好hao
，深shen受shou好hao評ping。隨sui著zhe國guo內nei高gao速su牙ya刷shua植zhi毛mao機ji產chan業ye生sheng產chan能neng力li的de逐zhu漸jian提ti升sheng
，植zhi毛mao機ji的de市shi場chang一yi定ding競jing爭zheng的de更geng加jia激ji烈lie，與yu其qi配pei套tao的de剪jian毛mao機ji設she備bei也ye隨sui之zhi提ti升sheng，而er且qie更geng先xian進jin的de植zhi毛mao、剪毛一體機也會出現。台達伺服憑借極具競爭力的性價比將更受客戶青睞。