伺服系統(tǒng)零點(diǎn)漂移的解決辦法

蔡 涔 崔獻(xiàn)剛

一、問題

河南安彩高科錐加工車間割頭接頸工序因?yàn)榉饨泳纫筝^高，尺寸精度、偏心及垂直度出廠規(guī)格一般在0.030mm以內(nèi)。為保證不出廢品，要求正常生產(chǎn)產(chǎn)品一般尺寸應(yīng)控制在0.015mm以內(nèi)，為保證如此高的尺寸精度，該工序與尺寸有關(guān)的設(shè)備大多采用伺服系統(tǒng)，同時(shí)閉環(huán)、半閉環(huán)結(jié)合控制，為保證每次動(dòng)作結(jié)束后，設(shè)備能在一個(gè)指定的位置等待，這個(gè)指定的位置即為零點(diǎn)。對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修或其他原因?qū)е略O(shè)備行程位置改變后，需要重新回到同一位置的過程叫回零操作或返回參考點(diǎn)。

錐加工車間割頭接頸工序設(shè)備，采用日本NEG技術(shù)，自投產(chǎn)以來，伺服系統(tǒng)零點(diǎn)漂移一直是困擾割頭接頸工序良品率和產(chǎn)量提高的重要因素。零點(diǎn)漂移導(dǎo)致封接缺陷、異常停機(jī)的事件時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)每日零點(diǎn)變化30余次。為此成立攻關(guān)小組，從電氣硬件和軟件兩方面著手解決零點(diǎn)漂移問題，同時(shí)編制自動(dòng)搜零點(diǎn)程序。由原來停機(jī)后開機(jī)搜零點(diǎn)，改成在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，每兩個(gè)小時(shí)自動(dòng)搜零點(diǎn)一次。避免由于零點(diǎn)變化，導(dǎo)致每一循環(huán)周期待機(jī)位置改變對(duì)生產(chǎn)的影響。在硬件方面，采取各種屏蔽措施，防止信號(hào)被干擾，同時(shí)對(duì)相關(guān)參數(shù)逐一排查，并對(duì)零點(diǎn)位移接近檢測開關(guān)位置和靈敏度進(jìn)行檢查，杜絕因?yàn)榱泓c(diǎn)檢測開關(guān)位置和靈敏度所造成的零點(diǎn)變化。采取以上措施后，雖然使零點(diǎn)漂移的頻率有所減少，但未能從根本上解決零點(diǎn)漂移問題。

二、從機(jī)械方面解決零點(diǎn)漂移問題

在從電氣方面攻關(guān)效果不明顯的情況下，著手從設(shè)備傳動(dòng)方面查找原因，采取相應(yīng)對(duì)策后，效果顯著，基本杜絕了零點(diǎn)漂移導(dǎo)致的設(shè)備故障。割頭接頸移載機(jī)構(gòu)的原理圖如圖1。

1.移載機(jī)構(gòu)與零點(diǎn)有關(guān)的故障

移載齒條5、6與同軸齒輪3、4同時(shí)脫離或者位置改變。移載齒條5或6與同軸齒輪3或4脫離。移載齒條5、6不同步，表現(xiàn)為位置前后不一致，導(dǎo)致位置改變。

圖1

參照?qǐng)D1，主動(dòng)輪1與從動(dòng)輪2連接伺服電機(jī)，從動(dòng)輪2帶動(dòng)同軸齒輪3、4分別與移載叉下的5、6齒條嚙合傳動(dòng)。移載叉5前端擋鐵旁的行程接近開關(guān)在搜零點(diǎn)指令發(fā)出且移載叉運(yùn)動(dòng)到位檢測到擋鐵后，將信號(hào)傳送給CPU，CPU發(fā)出指令，伺服電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，移載叉停止前進(jìn)。在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，伺服電機(jī)按照事先輸入的角速度和角位移數(shù)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)運(yùn)動(dòng)。這里需要注意的是齒輪1、2、3、4與軸的聯(lián)結(jié)方式，因?yàn)橐戚d系統(tǒng)速度較快，制動(dòng)和啟動(dòng)頻繁且力矩較大，采用傳統(tǒng)的鍵聯(lián)結(jié)容易導(dǎo)致鍵和鍵槽因受力變形和磨損而失效，同時(shí)存在安裝不方便等缺陷，所以采用脹緊聯(lián)結(jié)。

2.機(jī)械方面造成零點(diǎn)漂移的原因

移載齒條5、6與齒輪3、4嚙合間隙過大，或齒條、齒輪長時(shí)間磨損，導(dǎo)致跳齒，使移載叉相對(duì)于原來的位置改變。

行程接近開關(guān)檢測距離變化或開關(guān)靈敏度原因，檢測信號(hào)延誤導(dǎo)致齒條5、6脫齒，這種情況在搜原點(diǎn)時(shí)容易發(fā)生。

與伺服電機(jī)聯(lián)結(jié)的主動(dòng)齒輪1或從動(dòng)齒輪2脹套松動(dòng)，導(dǎo)致齒輪1與電機(jī)軸或齒輪2與從動(dòng)軸產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，致使移載齒條錯(cuò)位，從而位置改變。

移載齒條5與齒輪3或移載齒條6與齒輪4嚙合間隙過大或磨損較大，致使其中一個(gè)齒條與齒輪跳齒，導(dǎo)致齒輪、齒條錯(cuò)位，從而位置改變。

齒輪3、4中的一個(gè)或兩個(gè)中的脹套與軸聯(lián)器松動(dòng)，導(dǎo)致脹套與軸產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，出現(xiàn)位置改變。

3.措施

定期檢查行程接近開關(guān)的位置、靈敏度和移載叉擋鐵位置，避免因接近開關(guān)靈敏度降低及開關(guān)和擋鐵位置變化，導(dǎo)致零點(diǎn)檢測位置的改變。

脹套的緊固螺栓應(yīng)定期緊固，并作好與軸相對(duì)位置的標(biāo)記，定期檢查，發(fā)現(xiàn)位置異常，應(yīng)立即修正。

定期檢查齒輪1與齒輪2、齒輪3與齒條5、齒輪4與齒條6的輪齒磨損情況和間隙大小，發(fā)現(xiàn)間隙異常立即調(diào)整，同時(shí)加強(qiáng)潤滑和防塵工作，以減少齒輪磨損，延長使用壽命。

W10.02-10