劃片機(jī)x軸用伺服系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種劃片機(jī)X軸用伺服系統(tǒng)的選用方法，劃片機(jī)在試運(yùn)行和正常使用過程中，采用伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的X軸運(yùn)行情況良好，工作臺(tái)定位精確，啟停平穩(wěn)，無振蕩且噪聲很小。高速、低速頻繁切換運(yùn)行時(shí)無異?，F(xiàn)象。性能與以往步進(jìn)電機(jī)相比有較大提升，大大提高了劃片機(jī)的切割精度和工作效率。其技術(shù)要點(diǎn)是：劃片機(jī)在X軸方向上采用伺服系統(tǒng)控制，電機(jī)軸芯與滾珠絲杠直連，直接驅(qū)動(dòng)承載芯片的工作臺(tái)。然后做容量選擇計(jì)算，由機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成計(jì)算出必要的伺服電機(jī)容量，由系統(tǒng)慣性和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的近似值組成。最后伺服系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置與調(diào)試，劃片機(jī)在X軸伺服系統(tǒng)采用的是位置控制模式。本發(fā)明設(shè)計(jì)的X軸伺服電機(jī)選型和系統(tǒng)調(diào)試方法同樣適用于劃片機(jī)轉(zhuǎn)角伺服系統(tǒng)的選型和調(diào)試。
【專利說明】劃片機(jī)X軸用伺服系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種劃片機(jī)X軸用伺服系統(tǒng)的選用方法，劃片機(jī)在試運(yùn)行和正常使用過程中，采用伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的X軸運(yùn)行情況良好，工作臺(tái)定位精確，啟停平穩(wěn)，無振蕩且噪聲很小。高速、低速頻繁切換運(yùn)行時(shí)無異?，F(xiàn)象。性能與以往步進(jìn)電機(jī)相比有較大提升，大大提高了劃片機(jī)的切割精度和工作效率。本發(fā)明設(shè)計(jì)的X軸伺服電機(jī)選型和系統(tǒng)調(diào)試方法同樣適用于劃片機(jī)轉(zhuǎn)角伺服系統(tǒng)的選型和調(diào)試。
【背景技術(shù)】
[0002]精密劃片機(jī)是一種以極薄的金剛石砂輪刀片，通過主軸高速旋轉(zhuǎn)提供的切割線速度，將規(guī)定尺寸的芯片從整個(gè)工件上切分下來的精密設(shè)備。是半導(dǎo)體生產(chǎn)后道工序的專用設(shè)備之一?？梢郧懈罟杵⑸榛?、鈮酸鋰、氧化鋁、陶瓷、玻璃、石英、藍(lán)寶石、磁鋼等硬脆材料。也可用于精密開槽。在半導(dǎo)體、醫(yī)療器械、太陽能電池、NTC，半導(dǎo)體制冷行業(yè)應(yīng)用廣泛。
[0003]劃片機(jī)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制器的電氣控制方式，滾珠絲杠+直線導(dǎo)軌的機(jī)械傳動(dòng)方式。在伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)行X、Y、Z及Θ方向的四軸精密運(yùn)動(dòng)。劃片機(jī)工作時(shí)，X向的傳動(dòng)動(dòng)精確，是一個(gè)很重要的定位指標(biāo)。如果這個(gè)指標(biāo)的誤差過大，就會(huì)影響切割的加工精度、加工質(zhì)量，還會(huì)增加制造成本和操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。為滿足高效切割的要求，劃片機(jī)X軸方向運(yùn)動(dòng)采用伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，達(dá)到調(diào)速范圍寬，運(yùn)行平穩(wěn)的目的。
[0004]目前劃片機(jī)上采用步進(jìn)電機(jī)加同步帶的傳動(dòng)裝置，通常是小步進(jìn)電機(jī)連接同步帶輪，使用同步帶連接另一端的帶輪，把工作臺(tái)連接同步帶來運(yùn)行，這樣在運(yùn)動(dòng)過程中很容易造成工作臺(tái)的抖動(dòng)，尤其是在低速運(yùn)行過程中，由于步進(jìn)電機(jī)的固有頻率的影響，在切割過程中工作臺(tái)的抖動(dòng)會(huì)使切割物的切口邊緣質(zhì)量下降，刀口變寬，使加工精度降低，加工質(zhì)量下降，結(jié)果是產(chǎn)品合格率下降，生產(chǎn)成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了提供一種運(yùn)行平穩(wěn)、震動(dòng)小、工作性能可靠的劃片機(jī)X軸用伺服系統(tǒng)，在切割過程中，由于所切割的工件材質(zhì)各異，切割速度也各不相同。伺服電機(jī)能夠根據(jù)負(fù)載的變化調(diào)整轉(zhuǎn)矩，在高速與低速之間頻繁切換，并且能夠保證各種速度情況下都能非常平穩(wěn)的運(yùn)行。從根本上解決現(xiàn)有切割機(jī)上使用步進(jìn)電機(jī)加同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在的易磨損、震動(dòng)大、致使切割機(jī)傳動(dòng)精度及加工精度低等問題，使切割機(jī)的傳動(dòng)運(yùn)行長(zhǎng)期保持聞精度，提聞機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而提聞了廣品的合格率，降低了生廣成本。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是劃片機(jī)在X軸方向上采用伺服系統(tǒng)控制，電機(jī)軸芯與滾珠絲杠直連，直接驅(qū)動(dòng)承載芯片的工作臺(tái)。然后做容量選擇計(jì)算，是由機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成計(jì)算出必要的伺服電機(jī)容量。一般來說是不能直接測(cè)定系統(tǒng)慣性矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的，因此，計(jì)算過程得到的是系統(tǒng)慣性和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的近似值。伺服系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置與調(diào)試，切割機(jī)在X軸伺服系統(tǒng)采用的是位置控制模式。伺服放大器的參數(shù)設(shè)置主要依賴于X軸方向所帶的負(fù)載和運(yùn)行要求。[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和所產(chǎn)生的積極的技術(shù)效果是:本發(fā)明專利是在劃片機(jī)過程中，由于所切割的工件材質(zhì)各異，切割速度也各不相同。有時(shí)甚至需要以0.lmm/s的超慢速切割，又要以400mm/s的高速返回。伺服電機(jī)能夠根據(jù)負(fù)載的變化調(diào)整轉(zhuǎn)矩，在高速與低速之間頻繁切換，并且能夠保證各種速度情況下都能非常平穩(wěn)的運(yùn)行。切割機(jī)在X軸方向上采用了伺服系統(tǒng)控制，電機(jī)軸芯與滾珠絲杠直連，直接驅(qū)動(dòng)承載芯片的工作臺(tái)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]附圖是:容量計(jì)算包括的項(xiàng)目有負(fù)載慣性矩(機(jī)械系統(tǒng)的慣性矩)、負(fù)載轉(zhuǎn)矩(驅(qū)動(dòng)機(jī)械所需的轉(zhuǎn)矩)、極限加速/減速的時(shí)間和轉(zhuǎn)矩等。如果計(jì)算所得實(shí)際轉(zhuǎn)矩比所選電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩小，則可以在指定的運(yùn)行模式和工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，容量選擇結(jié)束。
【具體實(shí)施方式】
[0009]伺服系統(tǒng)在劃片機(jī)X軸方向上是一種可變速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠的應(yīng)用類型，需要距離較短的高精度定位。電機(jī)和滾珠絲杠只用連軸節(jié)連接，減速比為1/1。
[0010]容量計(jì)算包括的項(xiàng)目有:負(fù)載慣性矩(機(jī)械系統(tǒng)的慣性矩)、負(fù)載轉(zhuǎn)矩(驅(qū)動(dòng)機(jī)械所需的轉(zhuǎn)矩)、極限加速/減速的時(shí)間和轉(zhuǎn)矩等。如果計(jì)算所得實(shí)際轉(zhuǎn)矩比所選電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩小，則可以在指定的運(yùn)行模式和工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，容量選擇結(jié)束。
[0011]伺服系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置與調(diào)試，劃片機(jī)在X軸伺服系統(tǒng)采用的是位置控制模式。伺服放大器的參數(shù)設(shè)置主要依賴于X軸方向所帶的負(fù)載和運(yùn)行要求。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求設(shè)置電子齒輪比。速度環(huán)參數(shù)中主要有比例增益和積分增益。調(diào)整速度環(huán)比例增益，可以調(diào)節(jié)速度響應(yīng)快慢程度。從而更加良好的滿足高速與低速頻繁切換的工作要求。比例增益的設(shè)置受到負(fù)載的影響，負(fù)載慣量越大，參數(shù)需要設(shè)置得更大一些。但是隨著參數(shù)的不斷增大，噪音也會(huì)逐漸明顯，參數(shù)過大更會(huì)導(dǎo)致振蕩。調(diào)整速度環(huán)積分增益，可以調(diào)節(jié)速度誤差積分速度。從而縮短速度偏差修正的時(shí)間，增大速度環(huán)剛性，使X軸方向運(yùn)動(dòng)最大程度的趨近于勻速，保證工作臺(tái)的平穩(wěn)運(yùn)行。負(fù)載慣量大時(shí)積分增益設(shè)置稍小一些，如果設(shè)置過大同樣可能引起振蕩。振蕩現(xiàn)象對(duì)機(jī)械系統(tǒng)和電機(jī)本身都是有害的，整個(gè)調(diào)試過程中都必須避免發(fā)生振蕩現(xiàn)象。
[0012]位置環(huán)增益也主要包括比例增益和積分增益。調(diào)整這兩項(xiàng)參數(shù)的方式與速度環(huán)類似，在不出現(xiàn)振蕩的前提下，增大參數(shù)設(shè)置都可以增大位置環(huán)剛性。同時(shí)增大積分增益還可以加快位置誤差積分速度，縮短糾正位置偏差的時(shí)間。
【權(quán)利要求】
1.一種切割機(jī)用伺服系統(tǒng)的選用方法，是伺服電機(jī)和滾珠絲杠用連軸節(jié)連接，可變速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠的應(yīng)用類型，需要距離較短的高精度定位。其特征在于:所述伺服系統(tǒng)的容量計(jì)算，所述項(xiàng)目有負(fù)載慣性矩(機(jī)械系統(tǒng)的慣性矩)的計(jì)算，所述負(fù)載轉(zhuǎn)矩(驅(qū)動(dòng)機(jī)械所需的轉(zhuǎn)矩)的計(jì)算，所述極限加速/減速的時(shí)間和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割機(jī)用伺服系統(tǒng)的選用方法，其特征還在于，所述伺服系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置與調(diào)試方法，所述電子齒輪比的設(shè)置，所述速度環(huán)參數(shù)的調(diào)試。所述位置環(huán)增益包括比例增益和積分增益的調(diào)整。
【文檔編號(hào)】B24B27/06GK103586760SQ201310624878
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】孟博 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)