高速牙刷植毛機的設備原理及應用

1、現(xiàn)代社會牙齒已成為健康美麗的標志，牙刷的需求也在逐漸增加。目前，全球牙刷年需求量已經超過 90 億支，并以每年 10%的速度遞增。中國人口眾多，牙刷做為現(xiàn)代生活必需品需求相當的大。牙刷雖小卻是一個消費巨大市場成熟的大商品，并且伴隨著生活質量的提高，對于牙刷的質量同樣提高，優(yōu)質的保健牙刷設備的生產效率以及生產質量需求促進了高速牙刷植毛機的設備開發(fā)。牙刷設備的生產廠家過去大都用相同品牌的單片機控制系統(tǒng)和伺服電機電控系統(tǒng)，其中伺服系統(tǒng)大多選用日本進口產品。近年臺達伺服產品憑借0c83f7e 植毛機 優(yōu)異的性能和具有競爭力的優(yōu)勢，在高速牙刷植毛機行業(yè)份額逐年遞增。2 牙刷植毛機原理簡述高速牙刷植毛機傳

2、動結構由主驅動軸和四個伺服驅動軸系統(tǒng)組成。四個伺服軸分別為水平 X軸，垂直 Y 軸，翻板 Z 軸和換毛 U 軸。XY 兩軸坐標決定牙刷孔的位置，Z 軸起更換至下一個牙刷的作用，U 軸起到換牙刷毛色的作用。當主軸電機運轉，四個電控伺服軸隨動運轉，主軸停則其余四軸隨動停止。主軸的轉速決定植毛的速度，四個伺服軸響應要求協(xié)調驅動，否則會出現(xiàn)脫毛或者毛不齊0c83f7e 植毛機 的現(xiàn)象。應用臺達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)劃目前植毛機電控系統(tǒng)結構主要分為單片機控制系統(tǒng)或 CNC 數控系統(tǒng)。其中單片機控制系統(tǒng)以自動化系統(tǒng)制

3、造商集成配套服務為主，牙刷設備制造商家自主研發(fā)為輔。性能性能更見優(yōu)越的 CNC 數控系統(tǒng)多為臺達的 PUTNC-H2P 和歐日等進口品牌。0c83f7e 植毛機 CNC 數控主要是控制軸脈沖命令信號實現(xiàn)伺服驅動，通常是四軸控制輸出實現(xiàn)，臺達的 CNC 只需兩軸輸出即可實現(xiàn)，另外兩軸中達的伺服可以獨立完成，牙刷植毛機要求系統(tǒng)可以實現(xiàn)兩軸插補運算即可。四套伺服驅動器型號是中達的 B 系列 ASDA-B交流伺服系統(tǒng)，功率 400W,驅動器具有多種功能控制。主軸電機變頻器型號是中達的 VFD-S，功率大小為 400W。3.2 調試要點解決方案的開發(fā)難點是機電系統(tǒng)聯(lián)合調試，其中主要是伺服增益的調整。四個

4、伺服軸中 X 軸與 Y0c83f7e 植毛機 軸由于絲杠傳動結構機械慣量比較穩(wěn)定，調試相對容易一些，頻寬一般可以調到 130HZ 以上。而翻板Z 軸是一個旋轉軸，高速旋轉存在離心力，如果單純將其頻寬設置的很高，電機起停時會有振動，這時可以把位置平滑濾波參數開啟，消除振動。相對來說換毛 U 軸的凸輪機構機械的構造使得調試比較困難，再加上 U 軸的機械剛性不好，電機運行起來時慣量比變化較大，馬達輸出電流變化也較大，參數調不好，電機左右運行時，這個軸要么有振動或嘯叫聲，要么反應遲鈍。為此需要應用B 系列 ASDA-B 交流伺服系統(tǒng)的共振抑制功能。圖 20c83f7e 植毛機 為帶有共振的系統(tǒng)增益共振抑制原理。當低通濾波器(P2-25)由 0 開始調大，B.W.會越來越小。雖然共振問題解決了，但是系統(tǒng)響應頻寬和相位邊界也降低了，系統(tǒng)會變得更不穩(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比低通濾波器好，但是如果共振頻率會隨時間或其它因素漂移，而且漂移的太遠的話，那么就不適合使用帶拒濾波器。本項目設備 U 軸的運行起來所產生的