為了避免玻璃基板的破損，工廠通過降低搬運機器人工作高度的方法，減少搬運過程中產(chǎn)生的振動。為了提升搬運機器人的工作效率，清能德創(chuàng)電氣技術(shù)(北京)有限公司開發(fā)的的CoolDrive系列高性能伺服，其內(nèi)置多種振動抑制算法及伺服功能，可以有效抑制機器人在搬運過程中的各類振動，實現(xiàn)穩(wěn)定搬運，助力高效生產(chǎn)。

　　文/清能德創(chuàng)電氣技術(shù)(北京)有限公司

　　1 背景

　　玻璃基板，是一種表面極其平整的薄玻璃片，是FPD(平板顯示)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料之一。隨著FPD產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，各類自動化設(shè)備被廣泛使用在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，以靈活高效著稱的搬運機器人也得到了廣泛應(yīng)用。

　　隨著搬運機器人應(yīng)用的增多，問題隨之而來，例如：

　　l 搬運機器人在工作中，機械臂易發(fā)生振動;

　　l 機器人帶負(fù)載使能瞬間，由于重力負(fù)載的存在，容易發(fā)生“點頭”現(xiàn)象……

　　以上這些情況常常引發(fā)玻璃基板發(fā)生“摩擦”，造成刮花、破損等現(xiàn)象，導(dǎo)致器件報廢影響產(chǎn)品品質(zhì)，大大降低了生產(chǎn)效率。

　　圖1 搬運機器人在工作中發(fā)生機械臂振動或生“點頭”現(xiàn)象，較易造成刮花、破損

　　2 清能德創(chuàng)伺服解決方案

　　為了避免玻璃基板的破損，工廠一般通過降低搬運機器人工作高度的方法，來減少搬運過程中產(chǎn)生的振動。這樣一來，雖然降低了玻璃基板的破損率，但搬運機器人的工作范圍大幅縮小，需要使用額外的輔助設(shè)備才能完成搬運，無形中增加了生產(chǎn)成本，降低了工作效率。

　　那么，面對輕薄、易碎、精密的玻璃基板，搬運機器人應(yīng)如何提升工作效率呢?

　　既然知道振動是導(dǎo)致搬運機器人效率低的原因，那么如何抑制振動，就是要解決的問題。

　　清能德創(chuàng)自主研發(fā)的CoolDrive系列高性能伺服，其內(nèi)置多種振動抑制算法及伺服功能，可以有效抑制機器人在搬運過程中的各類振動，實現(xiàn)穩(wěn)定搬運，助力高效生產(chǎn)。CoolDrive系列高性能伺服具有以下功能：

　　(1)陷波濾波功能

　　CoolDrive系列高性能伺服驅(qū)動器在位置控制和速度控制模式下，根據(jù)電機速度中出現(xiàn)的振動成分，自動辨識共振頻率，并通過陷波濾波器從轉(zhuǎn)矩指令中去除共振成分，從而減小振動，有效抑制在提高控制增益時發(fā)生的100Hz~1000Hz左右的持續(xù)振動，可以有效抑制搬運過程中發(fā)生的振動。

　　(2)振動抑制功能

　　搬運過程中，CoolDrive系列高性能伺服驅(qū)動器能根據(jù)搬運機器人末端振動或者整體晃動等情況，從位置指令中除去振動頻率成分，減小振動。

　　圖2 振動抑制功能

　　(3)模型追蹤振動抑制

　　搬運機器人在定位或加減速運行時，會引發(fā)5Hz~100Hz的低頻振動(晃動)，這種振動有可能導(dǎo)致玻璃基板的刮花破損。CoolDrive系列高性能伺服驅(qū)動器通過模型追蹤振動抑制功能，可以除去反共振頻率成分，從而有效抑制低頻振動，提高機器人的運行穩(wěn)定性。

　　(4)“防點頭”功能

　　“點頭”，是搬運機器人比較常見的現(xiàn)象。在搬運玻璃基板時，“點頭”現(xiàn)象容易引發(fā)玻璃基板的磨損，造成器件破損。CoolDrive 系列高性能伺服驅(qū)動器內(nèi)置多重“防點頭”功能，實現(xiàn)穩(wěn)定搬運，例如在以下典型應(yīng)用場景中：

　　場景1：搬運機器人在帶重力負(fù)載使能時，制動器松開轉(zhuǎn)矩負(fù)載突變，易導(dǎo)致“點頭”。使用靜態(tài)平衡轉(zhuǎn)矩補償功能，防止伺服使能瞬間的機器人“點頭”。

　　場景2：搬運機器人在搬運玻璃基板執(zhí)行下使能操作時，會同時發(fā)出電機制動命令，因為電機制動器的機械動作需要一定的時間，易導(dǎo)致機器人出現(xiàn)“點頭”現(xiàn)象。使用電機抱閘保持延遲的功能，可以在制動器制動后，延遲設(shè)定的時間，再停止電機出力，防止伺服OFF瞬間機器人“點頭”。

　　圖3 “防點頭”功能

　　3 清能德創(chuàng)伺服解決方案核心產(chǎn)品

　　使用了清能德創(chuàng)伺服解決方案后，搬運機器人的工作高度由原來的4m升至8m，并且仍能保持穩(wěn)定搬運，活動范圍擴大了1倍，不必使用其它輔助設(shè)備，工作效率大幅提升。

　　圖4 使用了清能德創(chuàng)伺服解決方案后，搬運機器人的工作效率大幅提升

　　該玻璃基板伺服解決方案包括的核心產(chǎn)品有：CoolDrive 系列高性能伺服驅(qū)動器，以及TD系列伺服電機。其中，CoolDrive 系列高性能伺服驅(qū)動器的主要性能包括：

　　l 高性能硬件平臺，大幅提升系統(tǒng)響應(yīng)速度;

　　l 內(nèi)置多種振動抑制算法，實現(xiàn)穩(wěn)定運行;

　　l 集成STO、SS1、SS2、SBC等多重安全功能;

　　l 適配廣：支持通信方式：——EtherCAT、Profinet、脈沖/模擬量控制;

　　l 適配多種電機：旋轉(zhuǎn)電機、直線電機、力矩電機;

　　l 支持編碼器：Tamagawa、Hiperface、Nikon、Biss-c、EnDat2.2等;

　　l 更靈活，提供單軸/多軸一體產(chǎn)品;

　　l 軸電流1A～50A;

　　l 支持產(chǎn)品定制。

　　TD系列伺服電機的主要性能特點包括：

　　l 最小電機尺寸僅60mm長，滿足輕量化需求;

　　l 提供定制服務(wù)，靈活應(yīng)對不同生產(chǎn)場景;

　　l 提供40~180法蘭尺寸，功率范圍0.05~7.5kW;

　　l 3倍過載，6000rpm超高轉(zhuǎn)速，IP65防護等級。

　　圖5 清能德創(chuàng)伺服解決方案