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，Uzhouqidaohuanyashuamaosedezuoyong。dangzhuzhoudianjiyunzhuan
，sigediankongsifuzhousuidongyunzhuan，zhuzhoutingzeqiyusizhousuidongtingzhi。zhuzhoudezhuansujuedingzhimaodesudu，sigesifuzhouxiangyingyaoqiuxietiaoqudong，fouzehuichuxiantuomaohuozhemaobuqidexianxiang。yingyongtaidadiantonggongsidegaojingdudedianqisifukongzhikeyizuodao 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CNC隻(zhi)需(xu)兩(liang)軸(zhou)輸(shu)出(chu)即(ji)可(ke)實(shi)現(xian)
，另(ling)外(wai)兩(liang)軸(zhou)中(zhong)達(da)的(de)伺(si)服(fu)可(ke)以(yi)獨(du)立(li)完(wan)成(cheng)，牙(ya)刷(shua)植(zhi)毛(mao)機(ji)要(yao)求(qiu)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)兩(liang)軸(zhou)插(cha)補(bu)運(yun)算(suan)即(ji)可(ke)。四(si)套(tao)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器(qi)型(xing)號(hao)是(shi)中(zhong)達(da)的(de)B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U軸zhou的de機ji械xie剛gang性xing不bu好hao
，電dian機ji運yun行xing起qi來lai時shi慣guan量liang比bi變bian化hua較jiao大da，馬ma達da輸shu出chu電dian流liu變bian化hua也ye較jiao大da

，參can數shu調tiao不bu好hao，電dian機ji左zuo右you運yun行xing時shi

，這zhe個ge軸zhou要yao麼me有you振zhen動dong或huo嘯xiao叫jiao聲sheng，要yao麼me反fan應ying遲chi鈍dun。為wei此ci需xu要yao應ying用yongB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(bei)U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。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    tongguozaikehudechangqideshiyong，taidasifuxitongxingnengwending，xiaoguohenhao，shenshouhaoping。suizheguoneigaosuyashuazhimaojichanyeshengchannenglidezhujiantisheng，zhimaojideshichangyidingjingzhengdegengjiajilie
，yuqipeitaodejianmaojishebeiyesuizhitisheng，erqiegengxianjindezhimao、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。