高速牙刷植毛機(jī)的設(shè)備原理及應(yīng)用

1、現(xiàn)代社會(huì)牙齒已成為健康美麗的標(biāo)志，牙刷的需求也在逐漸增加。目前，全球牙刷年需求量已經(jīng)超過(guò) 90 億支，并以每年 10%的速度遞增。中國(guó)人口眾多，牙刷做為現(xiàn)代生活必需品需求相當(dāng)?shù)拇?。牙刷雖小卻是一個(gè)消費(fèi)巨大市場(chǎng)成熟的大商品，并且伴隨著生活質(zhì)量的提高，對(duì)于牙刷的質(zhì)量同樣提高，優(yōu)質(zhì)的保健牙刷設(shè)備的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量需求促進(jìn)了高速牙刷植毛機(jī)的設(shè)備開(kāi)發(fā)。牙刷設(shè)備的生產(chǎn)廠家過(guò)去大都用相同品牌的單片機(jī)控制系統(tǒng)和伺服電機(jī)電控系統(tǒng)，其中伺服系統(tǒng)大多選用日本進(jìn)口產(chǎn)品。近年臺(tái)達(dá)伺服產(chǎn)品憑借0c83f7e 植毛機(jī) 優(yōu)異的性能和具有競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)勢(shì)，在高速牙刷植毛機(jī)行業(yè)份額逐年遞增。2 牙刷植毛機(jī)原理簡(jiǎn)述高速牙刷植毛機(jī)傳

2、動(dòng)結(jié)構(gòu)由主驅(qū)動(dòng)軸和四個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)軸系統(tǒng)組成。四個(gè)伺服軸分別為水平 X軸，垂直 Y 軸，翻板 Z 軸和換毛 U 軸。XY 兩軸坐標(biāo)決定牙刷孔的位置，Z 軸起更換至下一個(gè)牙刷的作用，U 軸起到換牙刷毛色的作用。當(dāng)主軸電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，四個(gè)電控伺服軸隨動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，主軸停則其余四軸隨動(dòng)停止。主軸的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定植毛的速度，四個(gè)伺服軸響應(yīng)要求協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)，否則會(huì)出現(xiàn)脫毛或者毛不齊0c83f7e 植毛機(jī) 的現(xiàn)象。應(yīng)用臺(tái)達(dá)電通的高精度的電氣伺服控制可以做到 1000 次/分鐘植毛速度，而且可以做到跳孔植毛。3 解決方案3.1 方案規(guī)劃目前植毛機(jī)電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為單片機(jī)控制系統(tǒng)或 CNC 數(shù)控系統(tǒng)。其中單片機(jī)控制系統(tǒng)以自動(dòng)化系統(tǒng)制

3、造商集成配套服務(wù)為主，牙刷設(shè)備制造商家自主研發(fā)為輔。性能性能更見(jiàn)優(yōu)越的 CNC 數(shù)控系統(tǒng)多為臺(tái)達(dá)的 PUTNC-H2P 和歐日等進(jìn)口品牌。0c83f7e 植毛機(jī) CNC 數(shù)控主要是控制軸脈沖命令信號(hào)實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)，通常是四軸控制輸出實(shí)現(xiàn)，臺(tái)達(dá)的 CNC 只需兩軸輸出即可實(shí)現(xiàn)，另外兩軸中達(dá)的伺服可以獨(dú)立完成，牙刷植毛機(jī)要求系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)兩軸插補(bǔ)運(yùn)算即可。四套伺服驅(qū)動(dòng)器型號(hào)是中達(dá)的 B 系列 ASDA-B交流伺服系統(tǒng)，功率 400W,驅(qū)動(dòng)器具有多種功能控制。主軸電機(jī)變頻器型號(hào)是中達(dá)的 VFD-S，功率大小為 400W。3.2 調(diào)試要點(diǎn)解決方案的開(kāi)發(fā)難點(diǎn)是機(jī)電系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試，其中主要是伺服增益的調(diào)整。四個(gè)

4、伺服軸中 X 軸與 Y0c83f7e 植毛機(jī) 軸由于絲杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)機(jī)械慣量比較穩(wěn)定，調(diào)試相對(duì)容易一些，頻寬一般可以調(diào)到 130HZ 以上。而翻板Z 軸是一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，高速旋轉(zhuǎn)存在離心力，如果單純將其頻寬設(shè)置的很高，電機(jī)起停時(shí)會(huì)有振動(dòng)，這時(shí)可以把位置平滑濾波參數(shù)開(kāi)啟，消除振動(dòng)。相對(duì)來(lái)說(shuō)換毛 U 軸的凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)械的構(gòu)造使得調(diào)試比較困難，再加上 U 軸的機(jī)械剛性不好，電機(jī)運(yùn)行起來(lái)時(shí)慣量比變化較大，馬達(dá)輸出電流變化也較大，參數(shù)調(diào)不好，電機(jī)左右運(yùn)行時(shí)，這個(gè)軸要么有振動(dòng)或嘯叫聲，要么反應(yīng)遲鈍。為此需要應(yīng)用B 系列 ASDA-B 交流伺服系統(tǒng)的共振抑制功能。圖 20c83f7e 植毛機(jī) 為帶有共振的系統(tǒng)增益共振抑制原理。當(dāng)?shù)屯V波器(P2-25)由 0 開(kāi)始調(diào)大，B.W.會(huì)越來(lái)越小。雖然共振問(wèn)題解決了，但是系統(tǒng)響應(yīng)頻寬和相位邊界也降低了，系統(tǒng)會(huì)變得更不穩(wěn)定，如果可以知道共振頻率，則帶拒濾波器(P2-23,P2-24)可以直接將共振量消除。通常知道共振抑制是多少，使用帶拒濾波器的效果會(huì)比低通濾波器好，但是如果共振頻率會(huì)隨時(shí)間或其它因素漂移，而且漂移的太遠(yuǎn)的話，那么就不適合使用帶拒濾波器。本項(xiàng)目設(shè)備 U 軸的運(yùn)行起來(lái)所產(chǎn)生的