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　　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，減少搬運過程中產生的振動。為了提升搬運機器人的工作效率，清能德創電氣技術(北京)有限公司開發的的CoolDrive系列高性能伺服，其內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，實現穩定搬運，助力高效生產。

　　文/清能德創電氣技術(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)產業的關鍵基礎材料之一。隨著FPD產業的迅速發展，各類自動化設備被廣泛使用在生產的各個環節，以靈活高效著稱的搬運機器人也得到了廣泛應用。

　　隨著搬運機器人應用的增多，問題隨之而來，例如：

　　l 搬運機器人在工作中，機械臂易發生振動;

　　l 機器人帶負載使能瞬間，由于重力負載的存在，容易發生“點頭”現象……

　　以上這些情況常常引發玻璃基板發生“摩擦”，造成刮花、破損等現象，導致器件報廢影響產品品質，大大降低了生產效率。

　　圖1 搬運機器人在工作中發生機械臂振動或生“點頭”現象，較易造成刮花、破損

　　2 清能德創伺服解決方案

　　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備才能完成搬運，無形中增加了生產成本，降低了工作效率。

　　那么，面對輕薄、易碎、精密的玻璃基板，搬運機器人應如何提升工作效率呢?

　　既然知道振動是導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。

　　清能德創自主研發的CoolDrive系列高性能伺服，其內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，實現穩定搬運，助力高效生產。CoolDrive系列高性能伺服具有以下功能：

　　(1)陷波濾波功能

　　CoolDrive系列高性能伺服驅動器在位置控制和速度控制模式下，根據電機速度中出現的振動成分，自動辨識共振頻率，并通過陷波濾波器從轉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生的100Hz~1000Hz左右的持續振動，可以有效抑制搬運過程中發生的振動。

　　(2)振動抑制功能

　　搬運過程中，CoolDrive系列高性能伺服驅動器能根據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5Hz~100Hz的低頻振動(晃動)，這種振動有可能導致玻璃基板的刮花破損。CoolDrive系列高性能伺服驅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定性。

　　(4)“防點頭”功能

　　“點頭”，是搬運機器人比較常見的現象。在搬運玻璃基板時，“點頭”現象容易引發玻璃基板的磨損，造成器件破損。CoolDrive 系列高性能伺服驅動器內置多重“防點頭”功能，實現穩定搬運，例如在以下典型應用場景中：

　　場景1：搬運機器人在帶重力負載使能時，制動器松開轉矩負載突變，易導致“點頭”。使用靜態平衡轉矩補償功能，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行下使能操作時，會同時發出電機制動命令，因為電機制動器的機械動作需要一定的時間，易導致機器人出現“點頭”現象。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 清能德創伺服解決方案核心產品

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

　　圖4 使用了清能德創伺服解決方案后，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品有：CoolDrive 系列高性能伺服驅動器，以及TD系列伺服電機。其中，CoolDrive 系列高性能伺服驅動器的主要性能包括：

　　l 高性能硬件平臺，大幅提升系統響應速度;

　　l 內置多種振動抑制算法，實現穩定運行;

　　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/多軸一體產品;

　　l 軸電流1A～50A;

　　l 支持產品定制。

　　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，靈活應對不同生產場景;

　　l 提供40~180法蘭尺寸，功率范圍0.05~7.5kW;

　　l 3倍過載，6000rpm超高轉速，IP65防護等級。

　　圖5 清能德創伺服解決方案