高速牙刷植毛机的设备原理及应用.ppt

高速牙刷植毛机的设备原理及应用
高，优质的保健牙刷设备的生产效率以及生产质量
需求促进了高速牙刷植毛机的设备开发。
牙刷设备的生产厂家过去大都用相同品牌的
单片机控制系统和伺服电机电控系统，其中伺服系
统大多选用日本进口产品。近年台达伺服产品凭借
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优异的性能和具有竞争力的优势，在高速牙刷植毛
机行业份额逐年递增。
2 牙刷植毛机原理简述
高速牙刷植毛机传动结构由主驱动轴和四个
伺服驱动轴系统组成。四个伺服轴分别为水平 X
轴，垂直 Y 轴，翻板 Z 轴和换毛 U 轴。XY 两轴坐
标决定牙刷孔的位置，Z 轴起更换至下一个牙刷的
作用，U 轴起到换牙刷毛色的作用。当主轴电机运
转，四个电控伺服轴随动运转，主轴停则其余四轴
随动停止。主轴的转速决定植毛的速度，四个伺服
轴响应要求协调驱动，否则会出现脱毛或者毛不齐
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的现象。应用台达电通的高精度的电气伺服控制可
以做到 1000 次/分钟植毛速度，而且可以做到跳孔
植毛。
3 解决方案
方案规划
目前植毛机电控系统结构主要分为单片机控
制系统或 CNC 数控系统。其中单片机控制系统以自
动化系统制造商集成配套服务为主，牙刷设备制造
商家自主研发为辅。性能性能更见优越的 CNC 数控
系统多为台达的 PUTNC-H2P 和欧日等进口品牌。
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CNC 数控主要是控制轴脉冲命令信号实现伺服
驱动，通常是四轴控制输出实现，台达的 CNC 只需
两轴输出即可实现，另外两轴中达的伺服可以独立
完成，牙刷植毛机要求系统可以实现两轴插补运算
即可。四套伺服驱动器型号是中达的 B 系列 ASDA-B
交流伺服系统，功率 400W,驱动器具有多种功能控
制。主轴电机变频器型号是中达的 VFD-S，功率大
小为 400W。
调试要点
解决方案的开发难点是机电系统联合调试，其
中主要是伺服增益的调整。四个伺服轴中 X 轴与 Y
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轴由于丝杠传动结构机械惯量比较稳定，调试相对
容易一些，频宽一般可以调到 130HZ 以上。而翻板
Z 轴是一个旋转轴，高速旋转存在离心力，如果单
纯将其频宽设置的很高，电机起停时会有振动，这
时可以把位置平滑滤波参数开启，消除振动。
相对来说换毛 U 轴的凸轮机构机械的构造使
得调试比较困难，再加上 U 轴的机械刚性不好，电
机运行起来时惯量比变化较大，马达输出电流变化
也较大，参数调不好，电机左右运行时，这个轴要
么有振动或啸叫声，要么反应迟钝。为此需要应用
B 系列 ASDA-B 交流伺服系统的共振抑制功能。图 2