針對目前工業(ye) 生產(chan) 線自動化程度不斷提高的現狀，本文主要介紹了中達電通六軸數控係統和台達交流伺服在工業(ye) 機械手臂上的技術應用，突出了中達電通數控係統自有的豐(feng) 富功能，並配合台達伺服係統優(you) 異性能，能夠為(wei) 客戶提供有價(jia) 值的整合方案。

圖一 先進的FMS柔性無人加工車間

　　隨著工業(ye) 生產(chan) 線自動化程度的提高，並日趨向柔性化發展。工業(ye) 機械手臂被越來越多的應用在塗漆、包裝、焊接、裝配等生產(chan) 環節，來代替人工完成惡劣環境下的勞動。本案介紹了利用中達電通六軸數控係統的六軸聯動和教導模式下自動生成NC程序等係統功能，配合台達ASDA係列交流伺服強健控製和內(nei) 置的位置指令寄存器功能，來實現對六軸機械手臂的控製係統和自動生產(chan) 線的技術改造。

一、技術要求和難點分析

　　客戶采購該六軸機械手臂，用於(yu) 變壓器生產(chan) 流水線的點膠、浸漆和烘幹工序。原型機為(wei) 日本製造，因控製係統損壞無法修複，故提出改造要求，並且需要控製係統和伺服滿足如下條件：
　　
　　1.伺服運動軸
　　在機械上，六軸機械手臂結構上設計為(wei) 6自由度空間坐標係。其中X、A、B、C軸采用伺服電機驅動1:10的齒輪箱間接傳(chuan) 動，做近似360度圓周運動，Y和Z軸采用伺服電機驅動螺距10mm的滾珠絲(si) 杠，再連接力臂做近似120度圓周運動。這六個(ge) 伺服軸要求能夠聯動。
　　客戶要求在原有六軸機械手臂的基礎上，再增加一個(ge) 伺服軸D通過絲(si) 杠用來拖動機械手臂前後運動，使其能自由移動到生產(chan) 線的任何地方，但不要求聯動控製。
　　客戶還要求控製係統能夠控製七個(ge) 軸，並且至少六軸聯動，伺服軸運動速度可調。
　　此外，對於(yu) 伺服控製係統，因為(wei) 機械手臂在機械設計上采用6自由度空間坐標係，而區別於(yu) 普通的直角坐標機械手臂機械。因而在運動過程中，機械負載的慣量會(hui) 因為(wei) 機械力臂的不同而發生較大範圍的變化，這就要求伺服係統具有優(you) 異穩定性、響應性和對負載變化自適應能力。
　　
　　2.精度要求
　　機械回零精度：+/-1度。
　　重複定位精度：+/-1度。
　　定位精度：2mm。
　　要求控製係統和伺服係統能夠具有檢測反饋，來保證機械運動精度。
　　
　　3.NC加工程序處理
　　因為(wei) 采用6自由度空間坐標係，無法采用手動編程和軟件編程。因而需要控製係統具有示教功能或者學習(xi) 功能，能夠根據采集的數據自動生成NC加工程序，並能對自動生成的NC程序進行編輯和存儲(chu) 。
　　
　　4.輔助功能
　　在輔助功能上，要求控製係統能夠通過NC指令來控製多個(ge) 氣動電磁閥動作來實現機械機能，並能根據需要添加檢測開關(guan) 。
　　
　　5.安全保護
　　在安全保護方麵，除要求控製器可靠的穩定性外，還要求控製係統具有必要的安全保護功能。
　　
二、方案設計的可行性分析

　　通過對機械設計和控製技術要求分析，確定采用一台中達電通六軸數控係統做上位控製器＋7套台達交流伺服做下位控製器的6AXIS＋1 AXIS的控製架構，具體(ti) 分析如下：
　　
　　1.中達電通六軸數控係統的主要特點：
　　（1）6個(ge) 獨立伺服軸接口，能夠控製1～6軸聯動，能夠滿足伺服軸運動控製要求。
　　（2）電壓命令型 （V-Command） 伺服接口，最小解析精度0.001mm，可配合光柵尺或旋轉編碼器實現閉環、半閉環控製，能夠滿足精度要求。
　　（3）最大響應速度500KPPS編碼器反饋，能夠滿足快速定位的需求。
　　（4）具有教導模式，能夠記錄下當前的機械坐標點，並能根據采集的數據自動生成NC加工程序，操作者可以方便的對生成的程序進行編輯和閱讀。
　　（5）控製器內(nei) 存有240K存儲(chu) 空間，可儲(chu) 存1000個(ge) NC加工程序，配合標準的CNC鍵盤可輕鬆對加工程序進行編輯。
　　（6）通過六軸數控簡易I/0控製指令和內(nei) 置PLC開發，能夠靈活的通過NC程序實現輔助機能。
　　（7）內(nei) 置可編程PLC，標準配置為(wei) 24INPUT/ 16OUTPUT，最大可擴展到96INPUT/64OUTPUT，完全能夠滿足電氣互鎖、行程保護、緊急停止等安全電路的設計要求。
　　（8）配合外配的電子手搖輪可實現“加工程序手搖輪測試”功能，防止機械撞機。
　　通過比較分析，中達電通六軸數控係統完全能夠滿足作為(wei) 機械手臂上位控製器要求。
　　
　　2.台達交流伺服係統的主要特點：
　　（1）具有多種控製模式，可與(yu) 上位控製器靈活配合，應用廣泛。
　　（2）通過伺服內(nei) 置的運動控製器和外部的I/O來自由規劃的8組位置指令寄存器是實現對機械第七軸（D軸）控製的關(guan) 鍵。
　　（3）強健式的控製模式，在負載慣量大範圍的變化時，係統仍然可以保持優(you) 異的性能。
　　（4）具有位置P-CURVE和速度S-CURVE平滑功能，且命令來源不論是外部模擬量輸入還是內(nei) 部寄存器設定均有平滑功能。
　　（5）豐(feng) 富的軟件功能，方便用戶用調試。
　　通過比較分析，台達交流伺服係統也完全能夠滿足作為(wei) 機械手臂做下位控製器要求。
　　通過對機械結構、負載慣量、輸出扭矩的分析計算，故選用下列伺服：ASDA 3kW＊1台、ASDA 2kW＊1台、ASDA 1kW＊2台、ASDA 200W＊2台、ASDA 100kW＊1台，共7台伺服驅動器做下位控製器。