伺服驱动加工定位控制方式

0　引　言

　　在亚龙公司的335BMPS模块化自动化生产线的生产制造过程中，生产线各单元模块在组装成功后需要放置在生产线的指定位置，该位置的的定位往往是工人根据生产图纸的尺寸进行定位，采用人力搬运并通过人工校准来进行模块单元安装调整，由于系统安装中存在误差，每台生产线都必须通过生产线的单步试运行功能将物料逐一通过生产线的各个单元模块，并再次通过人工调整对单元模块定位微调，从而保证每条生产线出厂的合格性。这就导致调整时间长、效率低，花费大量的时间，并且通过反复调整以提高定位精度，从而使该生产线的生产周期大大延长。同时，在设计上该MPS模块化生产线将机械手固定在导轨的初始点，从而通过伺服电机带动导轨运行达到机械手在各生产线模块之间的往返的目的。在定位精度上如果机械手与单元模块之间的精度一旦出现2ｍｍ 以上的误差，在运行时机械手在摆动气缸的作用下必定在90°旋转时碰撞上单元模块的机械部位从而导致事故，因此，在生产过程中的定位又具有至关重要的作用。为减轻工人劳动强度，加快设备精度定位方式，文中在该MPS模块化生产加工系统硬件的基础上，设计了一种采用伺服电机、PLC和触摸屏为主体，可自动定位并显示绝对坐标的定位测试方法，该方法精确度可达0．01ｍｍ，减轻了工人工作强度，同时，在生产任务发生变化时更换不同的加工模块也可以实现快速、精准的定位，提高了生产线的生产效率。

1 MPS模块化生产加工系统及设计思路

　　目前，浙江亚龙公司的335BMPS模块化生产加工系统将工作单元分别进行检测、加工、搬运、安装、分类等制作过程，各工作单元分工明确又相互协调。MPS模块化生产线加工系统结构如图1所示。

图１　ＭＰＳ模块化生产加工系统

　　图中供料、加工、装配等单元分别完成特定生产内容，输送单元负责将原料通过供料单元、加工单元、装配单元进行生产，最后将成品送入分拣单元分拣出合格品。原设计中输送过程系统通过内置程序进行定位目标单元点，利用导轨控制机械手的摆动用机械手抓紧物料将物料放在各模块单元的初始位置，若位置误差略大，则机械手在摆动时必定与模块单元的机械部分之间发生碰撞，造成损伤及事故，因此，各模块单元的初始放置点的定位对精度要求很高。特别在设备的大量生产过整，不但对工人熟练度及精细度要求很高，同时也使得劳动强度大大加强。

　　因此，该自动定位测试方式的思路改变以往让机械手“跟着”单元模块走的定位方式，而改成通过给定机械手位移坐标，根据不同规格的生产线设计要求，当机械手运行到不同单元模块的位置，同时在触摸屏上实时显示机械手的运行位移，再根据机械手的停放位置直接将单元模块进行实时放置，实现一次性定位成功。同时，克服了每台生产线的误差问题可能造成的机械事故，由于机械手的运行通过伺服电机完成，在位置控制上实现定位精度可达0．01ｍｍ。

2 系统组成

　　系统上采用三菱触摸屏F940GOT－LWD及三菱FX1N－40MTPLC为主控制器，并利用触摸屏进行模块单元的位移运行控制，其中三菱PLC为系统核心，完成模拟量输入、开关量输入状态检测、开关量输出控制以及整个系统的过程控制。触摸屏实现人机界面，完成相关数据、信息、状态显示和参数设置，与PLC通信进行数据交换和相关控制。

　　系统控制电源接通后，首先初始化PLC和触摸屏；然后PLC自动检测系统的启动条件，气压是否达到有效设定值，输送单元是否处于原点，非原点则执行原点返回程序；与伺服通信是否正常，触摸屏通信有无故障，若条件不满足，系统等待并发出报警信号；若启动条件满足，PLC根据位置量要求控制伺服系统运行并将运行位置及运行速度反馈在触摸屏上，通过触摸屏输入不同位置的设定值控制其自动定位。