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超聲波焊機(jī)是現(xiàn)代汽車工業(yè)中的關(guān)鍵電工設(shè)備，主要用于汽車內(nèi)飾件焊接中的應(yīng)用，比如汽車的遮陽板、儀表板、車門板、座椅背板、后荷板，地毯等汽車內(nèi)飾的焊接。原先采用膠粘劑粘接，粘接工藝生產(chǎn)效率低并且膠粘劑都有一定的毒性，很容易危害生產(chǎn)人員的身體健康以及引起環(huán)境污染等問題。所以塑料焊機(jī)工藝得到了越來越廣泛的應(yīng)用。臺達(dá)10MC控制器是具有電子凸輪控制功能的新一代運(yùn)動控制器，能夠通過CANopen總線控制多達(dá)16臺伺服，其內(nèi)置PLC功能齊全，I/O擴(kuò)展靈活方便。10MC應(yīng)用于超聲波焊機(jī)控制，能很好地滿足設(shè)備快速響應(yīng)的運(yùn)動控制性能要求，電氣控制系統(tǒng)整體性價比很高，操作簡便，安全可靠，競爭優(yōu)勢明顯。

一、超聲波焊機(jī)介紹：
4頭超聲波焊機(jī)用于汽車內(nèi)飾焊接上，有4個獨(dú)立的焊頭，每個焊頭上有X、Y、Z三個運(yùn)動軸。主要有回零、示教、焊點(diǎn)定位、及焊點(diǎn)測試等功能，設(shè)有焊頭防撞保護(hù)、光柵保護(hù)、伺服報警保護(hù)，設(shè)備暫停等保護(hù)功能。設(shè)備如圖一所示：

電氣控制系統(tǒng)配置及控制結(jié)構(gòu)：
1．主要電氣控制部件清單：

2．控制結(jié)構(gòu)
10MC運(yùn)動控制器的COM2口與DOP-B10E615觸摸屏通過RS485通訊，通過觸摸屏可以設(shè)置用戶工藝參數(shù)；控制器的CAN端口與A2伺服進(jìn)行CANopen通訊，通過CAN總線控制伺服的運(yùn)動及讀取伺服的狀態(tài)。
10MC的PLC部分控制每個焊頭3根軸的運(yùn)動邏輯及4個焊頭的動作邏輯，比如焊頭的開啟與關(guān)閉。通過10MC的公共交互區(qū)PLC同時監(jiān)控每個運(yùn)動軸的當(dāng)前位置，若相鄰兩個焊頭的X軸或者Y軸的位置間隙小于設(shè)定的安全距離時，系統(tǒng)發(fā)出報警并停機(jī)，這就是系統(tǒng)的防撞功能。
10MC的MC部分控制每個焊頭的運(yùn)動，通過PLC傳遞過來的啟動信號、速度、目標(biāo)位置等數(shù)據(jù)，來執(zhí)行各個焊頭各個軸的定位動作。

二、四頭超聲波焊機(jī)控制要求：

1、回零控制：
在設(shè)備第一次上電或者發(fā)生故障重新上電后，設(shè)備各個軸需要執(zhí)行回零動作。
根據(jù)客戶要求，選擇的回零方式為：回零時反轉(zhuǎn)，找到零位信號后，伺服開始正轉(zhuǎn)，找到第一個Z相脈沖后再偏移一定的原點(diǎn)偏移量，回零方式如圖三所示。

程序中調(diào)用“MC_PassiveHome”回零指令，在M500有信號時，當(dāng)前軸開始執(zhí)行回零動作，回零動作執(zhí)行完后，調(diào)用“MC_MoveAbsolute”絕對定位指令，完成原點(diǎn)偏移動作。

在執(zhí)行回零的過程中，如發(fā)生故障或按下急停，則調(diào)用“MC_Stop”指令來使當(dāng)前軸停止回零動作。程序如圖四所示：

2、設(shè)備配方功能：
因設(shè)備所焊接的門板多達(dá)十幾種，而每個門板的焊接孔位置是不一樣的，所以需要使用配方功能，來實(shí)現(xiàn)同一臺設(shè)備焊接不同門板。設(shè)備配方所包含的功能如下：
A.     各個焊頭的X、Y軸坐標(biāo)設(shè)定
B.     各個焊頭的Z軸焊接深度
C.     各個焊頭的焊接時間、冷卻時間、吹氣時間
D.    每個焊點(diǎn)的跳焊功能開啟與關(guān)閉
配方畫面如圖五所示：

3、設(shè)備示教功能
示教功能主要用于門板焊點(diǎn)的位置確定，保存至PLC中，然后再傳遞至HMI配方中，以便自動工作時使用。示意圖如圖六所示：

4.設(shè)備單點(diǎn)校準(zhǔn)功能

設(shè)備的單點(diǎn)校準(zhǔn)功能，主要用于校驗設(shè)備某個焊點(diǎn)的位置及動作是否正確。設(shè)備單點(diǎn)檢驗功能畫面如圖七所示

操作步驟如下：

開啟焊頭
設(shè)置點(diǎn)號
按下“單點(diǎn)定位”按鈕，設(shè)備的當(dāng)前焊頭會自動定位到對應(yīng)點(diǎn)的X\Y位置。若系統(tǒng)檢測到當(dāng)前Z軸不是處于零位，則先會提升Z軸至零位，然后再定位X\Y位置。
按下“Z軸下”按鈕，設(shè)備當(dāng)前焊頭的Z軸會定位到對應(yīng)的深度。如系統(tǒng)檢測到當(dāng)前X\Y軸不在對應(yīng)的位置時，則不會動作。
按下“鉚接焊點(diǎn)”按鈕，設(shè)備執(zhí)行配方中當(dāng)前點(diǎn)對應(yīng)的焊接時間、冷卻時間、吹氣時間。
按下“Z軸上”按鈕，則設(shè)備返回Z軸原點(diǎn)。

用數(shù)控系統(tǒng)價格高，且邏輯部分編程不方便。用普通PLC運(yùn)行速度和精度都會受到掃描周期影響。10MC很好的解決了這些問題。
現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行過程中，完善的參數(shù)設(shè)置選項和監(jiān)控功能保證了設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)高效。10MC運(yùn)動控制器的CANopen總線通訊大大簡化了客戶電氣柜中的繁瑣接線，友好的編程環(huán)境，使客戶能夠很快的掌握整個系統(tǒng)，后續(xù)維護(hù)方便。得到客戶的一致好評。

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臺達(dá)10MC運(yùn)動控制器在4頭超聲波焊機(jī)上的應(yīng)用