摘 要 :   本文重點介紹了臺達在電工行業(yè)，針對汽車制造三軸焊接定位平臺，以及汽車電機定子、電動工具、空壓機、 家電產(chǎn)品等領(lǐng)域感應(yīng)電機單頭立繞機提供的運動控制解決方案。

文/臺達集團

1 臺達三軸焊接平臺解決方案，讓焊接更隨 心所欲
隨著當(dāng)下汽車市場價格戰(zhàn)的持續(xù)升級，汽車制造行業(yè)的 利潤空間被不斷壓縮，因此降本成為汽車制造行業(yè)迫在眉睫 的需求，尤其是汽車制造設(shè)備的降本。
（1）設(shè)備簡介
臺達推出三軸焊接平臺解決方案，采用類似機器人可編 步序方式編程，通過接收上位機PLC下發(fā)程序號，切換不同 的焊接軌跡和焊接規(guī)范，實現(xiàn)客戶不同車型下的焊接需求。 設(shè)備組成部分主要有：
· 高整合獨立型運動控制器AX-C：負責(zé)與上位機PLC對 接通訊，以及執(zhí)行整體的焊接動作邏輯程序；
· XYZ三軸：通過不同的定位指令，帶著焊槍移動。
（2）工藝簡介
三軸焊接定位平臺工藝步驟包括（如圖1所示）：
①上位機下發(fā)車型
根據(jù)下發(fā)的車型號加載對應(yīng)的程序步序。
②執(zhí)行焊接軌跡
根據(jù)選擇的步序，執(zhí)行相應(yīng)焊接軌跡。
③觸發(fā)焊接
到達焊點位置后，和上位機進行焊接交互，觸發(fā)焊接 動作。
④焊接循環(huán)
根據(jù)不同的車型焊點的需求，執(zhí)行不同次數(shù)的焊接軌跡 和焊接交互的循環(huán)。
⑤完成后回到初始位
焊接完成回到初始位，等待下一步指令。

                  圖1 三軸焊接定位平臺工藝步驟示意圖
（3）臺達運動控制解決方案
臺達三軸焊接定位平臺運動控制解決方案采用臺達全功 能可編步序平臺，步序程序設(shè)計采用類CNC的步序程序設(shè)計 方法，搭配延時、步序循環(huán)、條件跳轉(zhuǎn)、條件等待、子程序 調(diào)用等步序編輯功能，有效提高程序設(shè)計效率，大幅度減少 程序的步序總量。同時，畫面中對步序內(nèi)容有簡單介紹，客 戶可以通過指令篩選功能在程序中檢索對應(yīng)的功能塊，方案 快速導(dǎo)入，系統(tǒng)拓撲圖如圖2所示，軟件配置界面見圖3。
（4）方案特色及優(yōu)勢
· 成本更低
較傳統(tǒng)機器人焊接方案，臺達三軸焊接定位平臺成本大 大降低，四套三軸焊接平臺成本不足一臺機器人三分之一；
· 功能更靈活
方案采用了可編步序的三次平臺，搭配全新的人機界面和程序架構(gòu)，既保留了原有可程序設(shè)計步序、多軸定位功能 的優(yōu)勢，又新增了動態(tài)I/O、參數(shù)快捷導(dǎo)入等方便快捷的新 功能；
· 控制更如意
除了普通多軸順序定位之外，還可以選擇多軸直線插 補，螺旋插補等定位方式，更可以針對特殊工況定制相應(yīng)的 控制指令，控制更遂心如意；
· 兼容性更強
基于CODESYS平臺，方便在臺達AX系列產(chǎn)品中無縫切 換，適合不同性能要求的場合，真正做到高低搭配，好用不 貴。同時，AX系列支持EtherCAT、PROFINET、Modbus、 Ethernet/IP、OPC UA、串口等通信方式，方便客戶靈活搭 配其他產(chǎn)品。
2  臺達單頭立繞機解決方案，精工立繞，速 創(chuàng)高效
（1）設(shè)備介紹
立式繞線機主軸呈垂直方向設(shè)計，這種設(shè)計能有效減 少設(shè)備振動，十分適合用于制造大尺寸、高精度的線圈。其 應(yīng)用場景極為廣泛，產(chǎn)品主要適用于汽車電機定子、電動工 具、空壓機、家電產(chǎn)品等領(lǐng)域。
單頭立繞機用于電機定子的線圈繞制，是電機生產(chǎn)流程 中最為復(fù)雜和關(guān)鍵的設(shè)備。
在整個感應(yīng)電機定子的生產(chǎn)流程中（見圖4），臺達都 有提供對應(yīng)成熟的解決方案以便于客戶根據(jù)實際需求進行選 用，同時也提供整線的一站式服務(wù)解決方案。
（2）臺達單頭立繞機解決方案
臺達單頭立繞機方案采用AX-C高性能運動控制器，基 于Codesys平臺，搭配臺達伺服電機，以此實現(xiàn)高速繞線及 沉模功能，系統(tǒng)拓撲圖見圖5。
· 具備步序自由編輯
具備氣缸控制、單軸定位、軸回原、跳轉(zhuǎn)、多軸同動、 輸入檢測、等待、子步序調(diào)用等特色功能；
· 立繞參數(shù)設(shè)定界面開放
該界面便于調(diào)試及繞線工藝設(shè)置，符合人工操作習(xí)慣， 能夠?qū)崿F(xiàn)快速調(diào)機；
· 開發(fā)平臺與工作環(huán)境優(yōu)勢明顯
高效的開發(fā)平臺與多任務(wù)工作環(huán)境，不僅能確保設(shè)備控

                                                                                 圖 3 軟件配置界面

                                                                           圖 4 感應(yīng)電機定子的生產(chǎn)流程

制精度、運行穩(wěn)定性、自動主軸增益調(diào)整、開放式步序編輯 等相關(guān)功能，還因其穩(wěn)定高效以及極高的性價比，獲得了用 戶的一致認可。
（3）各軸工藝介紹 

①主軸
可正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，負責(zé)將漆包線纏繞到線杯上，每層的圈 數(shù)、速度、起繞匝數(shù)、速度以及停車角度都能夠進行設(shè)置。

②分杯軸
在繞線完成后執(zhí)行分杯動作，分杯結(jié)束后，主軸會進行 下一次繞線。
③機械手X、Y、Z、C軸
在繞線過程中對線起到引導(dǎo)作用，繞線結(jié)束后則負責(zé)夾 線或剪線。
④沉模軸
在繞線過程中使模具高速向下位移，進而形成多層繞線 效果，最高支持 7 段沉模。
⑤轉(zhuǎn)盤部分
啟動時把空線杯輸送至繞線工位，繞線完成后將線杯送 出，為上下料提供便利。
（5）方案特色及優(yōu)勢
①功能強勁的控制架構(gòu)
· 系統(tǒng)整體采用高速控制總線EtherCAT網(wǎng)絡(luò)通訊控制， 保證動作周期在每毫秒內(nèi)同步，實現(xiàn)精準控制、且無電氣累 積誤差；
· 憑借強大的軸控技術(shù)、高效的運算能力、簡單易用的 編程環(huán)境、豐富的選配件，能夠為用戶提供高性能的電氣控 制解決方案。
②速度快捷，運行穩(wěn)定高效
· 該設(shè)備主軸和沉模軸均采用電子凸輪控制，運行穩(wěn)定 且高效，其中，主軸速度最快可達2500rmp；
· 伺服電機長時間運行時，溫升較低，性能優(yōu)良，具備 自動伺服增益調(diào)整，便于調(diào)試伺服增益，進而提升響應(yīng)性。
③三次平臺可編輯步序
· 人機HMI開放三次平臺步序編輯頁面，用戶能夠自由 調(diào)用立繞指令、氣缸控制、延時指令、等待指令、子步序調(diào) 用指令等。繞線工藝界面設(shè)計開發(fā)便捷，方便客戶設(shè)置繞線 參數(shù)，調(diào)機過程符合人性化操作理念；
· 開發(fā)環(huán)境開放友好，能依據(jù)客戶需求定制界面，以更 好地契合工藝流程。
④靈活多樣的工藝調(diào)整方式
· 系統(tǒng)工藝配方能夠?qū)崿F(xiàn)繞線等工藝參數(shù)的保存，方便 用戶快速進行機種切換，可大幅縮短調(diào)機所需時間，提高換 線效率；
· 繞線匝數(shù)及速度、沉模角度及速度、起繞匝數(shù)及速度、 停車角度等參數(shù)均可進行設(shè)置開發(fā)，最高支持7段沉模。

⑤成熟方案，調(diào)試周期短
· 臺達立繞機已形成完整且成熟的行業(yè)解決方案，便于 快速導(dǎo)入，從而縮短調(diào)試周期；
· 能夠滿足客戶新增的定制功能需求，適應(yīng)不同客戶的 工藝要求。

                                                        圖 5 臺達單頭立繞機運動控制方案系統(tǒng)拓撲圖

圖 6 生產(chǎn)現(xiàn)場圖