1引言

隨著汽車工業(yè)、電子、家電、通訊、計(jì)算機(jī)和工業(yè)設(shè)備等行業(yè)的不斷發(fā)展，促使線束行業(yè)得到快速提升，同時(shí)也改變了傳統(tǒng)的配線方式而采用配套線束產(chǎn)品，線束及相關(guān)產(chǎn)品也逐步形成了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。線束主要是以金屬端子與導(dǎo)線材料、密封圈等經(jīng)壓接加工后組裝成線束部件應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中。目前，線束作為一種至關(guān)重要的行業(yè)配套產(chǎn)品（典型的金屬端子與壓接后質(zhì)量良好的線束成品如圖1-1），已被普遍認(rèn)為是一種具有廣闊發(fā)展前景的大類產(chǎn)品。因此，作為線束端子壓接加工的端子壓接設(shè)備的發(fā)展前景是非常廣闊的。

圖1-1 典型端子及壓接質(zhì)量良好的線束

目前，國內(nèi)市場(chǎng)有手動(dòng)壓接鉗、機(jī)械（飛輪式）端子壓接機(jī)、氣動(dòng)端子壓接機(jī)、液壓式端子壓接機(jī)和全自動(dòng)線束機(jī)等（如圖1-2）；絕大部分端子壓接機(jī)都是對(duì)剝好的線束進(jìn)行壓接（全自動(dòng)端子壓接機(jī)還具有自動(dòng)剝線功能）。手動(dòng)、氣動(dòng)和液壓式端子壓接機(jī)僅能滿足日產(chǎn)量在幾千根以下的小廠或個(gè)體需求，機(jī)械（飛輪式）端子壓接機(jī)性能不穩(wěn)定、噪聲大、效率低，而全自動(dòng)端子壓接機(jī)能適應(yīng)那些大型線束企業(yè)，而且性能穩(wěn)定、效率高、操作簡單、安全可靠，日產(chǎn)量在8-10萬根左右，滿足該群體的需要。

圖1-2 國內(nèi)市場(chǎng)端子壓接機(jī)類型

本文介紹的全自動(dòng)端子壓著機(jī)是一種將線束的切斷、剝皮與端子壓著等三個(gè)主要的線束末端加工工序集成于一體完成的設(shè)備。全自動(dòng)端子壓著機(jī)具有加工效率高、加工精度高、運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)。該應(yīng)用中的全自動(dòng)端子壓著機(jī)每分鐘可加工75跟線束，平均不到1s就加工一條線束。剝皮精度可達(dá)到0.01ms，運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲小。要想達(dá)到這個(gè)要求，關(guān)鍵就是選用合適的控制器。

永宏P(guān)LC性能穩(wěn)定、高速、高功能、高性價(jià)比；單機(jī)最多可以支持四軸高速脈沖輸出，無需擴(kuò)展定位模塊，符合全自動(dòng)端子壓著機(jī)四軸伺服控制要求，從而減少了設(shè)備成本、符合客戶需求。

2硬件設(shè)計(jì)

2.1產(chǎn)品配置

本系統(tǒng)控制器選用永宏FBs-40MCT,單機(jī)支持3軸200K的高速脈沖輸出和1軸20K的中速脈沖輸出。控制界面選用永宏FT-070ST觸摸屏，進(jìn)行自動(dòng)/手動(dòng)控制、參數(shù)存儲(chǔ)、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視等。執(zhí)行電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器選用東能伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)，具有性能穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、定位準(zhǔn)確、抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn)以及三洋步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)，具有性能穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、定位準(zhǔn)確等特點(diǎn)（產(chǎn)品配置如圖2-1）。

圖2-1 產(chǎn)品配置

2.2電氣控制

全自動(dòng)端子壓著機(jī)電氣控制原理圖如圖2-2、圖2-3；電氣控制柜如圖2-4：

圖2-2 PLC接線方式

圖2-3 伺服電機(jī)接線方式

圖2-4 電氣控制柜接線圖

2.3機(jī)械結(jié)構(gòu)

全自動(dòng)端子壓著機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)解析平面圖如圖2-5：

圖2-5 機(jī)械結(jié)構(gòu)解析

2.4工藝流程

全自動(dòng)端子壓著機(jī)可以根據(jù)生產(chǎn)的需要，而設(shè)置不同的產(chǎn)品工藝類型。產(chǎn)品生產(chǎn)效果如圖2-6：

圖2-6 產(chǎn)品生產(chǎn)效果

工藝流程（如圖2-7）：（1）送線伺服電機(jī)動(dòng)作，進(jìn)行送料；（2）收線夾線氣缸夾緊（已加工完成）線束；（3）切刀伺服電機(jī)動(dòng)作，切斷線束；（4）送線伺服回退一段距離、收線伺服前進(jìn)一段距離，達(dá)到線束兩端剝皮位置；（5）切刀伺服電機(jī)再次動(dòng)作，切到剝皮深度、回退0.1mm（防止線芯拉斷）；（6）送線伺服回退到端子壓接位置，收線伺服前進(jìn)到搓線位置（同時(shí)在伺服電機(jī)回退和前進(jìn)過程中將線束兩端外皮剝落）；（7）端子機(jī)動(dòng)作、進(jìn)行端子壓接，搓線步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作、進(jìn)行線芯搓合；（8）送線伺服電機(jī)動(dòng)作、前進(jìn)到線束切斷位置，收線伺服電機(jī)動(dòng)作、前進(jìn)到收線位置（收線夾線氣缸動(dòng)作，加工線束掉落）。

圖2-6 產(chǎn)品生產(chǎn)效果

3軟件設(shè)計(jì)

3.1PLC控制流程圖

3.2伺服電機(jī)回原點(diǎn)控制

3.2.1機(jī)械回原點(diǎn)

根據(jù)本應(yīng)用來說，當(dāng)碰到接近開關(guān)信號(hào)時(shí)減速慢行停止；然后以低速反向慢行，離開接近信號(hào)的瞬間（接近開關(guān)感應(yīng)信號(hào)由1→0）當(dāng)作機(jī)械原點(diǎn)，程序相對(duì)比較麻煩。工作流程如圖3-1：

圖3-1 機(jī)械原點(diǎn)復(fù)歸

3.2.2指令（DRVZ）回原點(diǎn)

永宏P(guān)LC有專門的高速定位指令（FUN140）,提供三種原點(diǎn)返回方式：MD0、MD1和MD2，同時(shí)要配合使用專門的伺服參數(shù)表指令（FUN141）進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，才能實(shí)現(xiàn)原點(diǎn)復(fù)位的控制。

根據(jù)本應(yīng)用來說，使用MD1回原點(diǎn)模式并配合伺服參數(shù)表格一起使用。當(dāng)原點(diǎn)復(fù)歸動(dòng)作一啟動(dòng)，先以原點(diǎn)復(fù)歸速度朝原點(diǎn)復(fù)歸方向前進(jìn)(參數(shù)9_1)；當(dāng)遇到近點(diǎn)感應(yīng)開關(guān)DOGsensor(參數(shù)15-0)時(shí)，以加/減速時(shí)間(參數(shù)8)之斜率作減速動(dòng)作，直到完全靜止為止(頻率=0)；延遲了0.5秒鐘后，再以加/減速時(shí)間(參數(shù)8)之斜率做低速反向慢行直至達(dá)到原點(diǎn)復(fù)歸減速速度(參數(shù)6)，當(dāng)離開近點(diǎn)感應(yīng)開關(guān)DOGsensor(參數(shù)15-0)之瞬間（近點(diǎn)感應(yīng)信號(hào)由1→0），歸零清除信號(hào)(參數(shù)15_3)立即輸出(“ON”≧20mS+1次掃描時(shí)間，可以用此輸出點(diǎn)來清除伺服馬達(dá)之ErrorCounter)，最后將機(jī)械原點(diǎn)位置值(參數(shù)16)搬至目前位置(PS0=DR4088;PS1=DR4090;PS2=DR4092;PS3=DR4094)，歸零動(dòng)作即算完成。伺服參數(shù)表格如圖3-2，工作流程如圖3-3：

圖3-2 伺服參數(shù)表格

圖3-3 MOD1模式原點(diǎn)復(fù)歸

通過機(jī)械回原點(diǎn)和指令回原點(diǎn)比較，指令回原點(diǎn)配合伺服命令表格和伺服參數(shù)表格一起使用，程序比較簡單，能提供程序的易讀性以及控制操作的便利性。

3.3參數(shù)計(jì)算

送線伺服電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)送線輪工作，送線伺服電機(jī)與送線輪的齒輪比為1：2（即送線伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)1圈，送線輪轉(zhuǎn)動(dòng)2圈），送線輪的周長為100mm（即送線輪轉(zhuǎn)動(dòng)1圈，將送線100mm）；由于齒輪之間存在間隙，在齒輪傳動(dòng)過程中存在一定的機(jī)械誤差，實(shí)際上送線伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)1圈，送線輪轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)不到2圈；所以需要通過齒輪間隙補(bǔ)正來減小誤差，例如伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)1圈需要10000個(gè)脈沖，送線輪理論送線長度為200mm，設(shè)實(shí)際送線長度為S實(shí)（通過外部測(cè)量獲

取），間隙補(bǔ)正值為P補(bǔ)正。通過公式可算出齒輪間隙補(bǔ)正值：

10000/200=（10000+P補(bǔ)正）/S實(shí)

3.4控制畫面

全自動(dòng)端子壓著機(jī)使用永宏觸摸屏作為操作界面，為客戶提供方便、快捷、簡單的操作系統(tǒng)。同時(shí)改變傳統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置模式，讓客戶能夠更加直觀、清晰、方便的讀寫各種參數(shù)（如圖3-4）：

圖3-4 線束參數(shù)設(shè)定

4結(jié)束語

隨著線束產(chǎn)品應(yīng)用及范圍的越來越廣泛，對(duì)線束切斷、剝皮和端子壓接于一體的機(jī)器設(shè)備需求也會(huì)越多；而永宏P(guān)LC以穩(wěn)定的性能、強(qiáng)大的功能、較高的性價(jià)比，在端子壓接機(jī)行業(yè)上的使用，能幫助機(jī)械廠商和生產(chǎn)廠商實(shí)現(xiàn)更好、更強(qiáng)的功能，從而獲得更大的競(jìng)爭(zhēng)力和生產(chǎn)力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]永宏可編程控制器使用手冊(cè)I和使用手冊(cè)II.臺(tái)灣永宏電機(jī)股份有限公司

[2]永宏P(guān)LC編程軟件使用手冊(cè).臺(tái)灣永宏電機(jī)股份有限公司