為了避免玻璃基板的破損，工廠通過(guò)降低搬運(yùn)機(jī)器人工作高度的方法，減少搬運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)。為了提升搬運(yùn)機(jī)器人的工作效率，清能德創(chuàng)電氣技術(shù)(北京)有限公司開(kāi)發(fā)的的CoolDrive系列高性能伺服，其內(nèi)置多種振動(dòng)抑制算法及伺服功能，可以有效抑制機(jī)器人在搬運(yùn)過(guò)程中的各類(lèi)振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定搬運(yùn)，助力高效生產(chǎn)。

　　文/清能德創(chuàng)電氣技術(shù)(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(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料之一。隨著FPD產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，各類(lèi)自動(dòng)化設(shè)備被廣泛使用在生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，以靈活高效著稱(chēng)的搬運(yùn)機(jī)器人也得到了廣泛應(yīng)用。

　　隨著搬運(yùn)機(jī)器人應(yīng)用的增多，問(wèn)題隨之而來(lái)，例如：

　　l 搬運(yùn)機(jī)器人在工作中，機(jī)械臂易發(fā)生振動(dòng);

　　l 機(jī)器人帶負(fù)載使能瞬間，由于重力負(fù)載的存在，容易發(fā)生“點(diǎn)頭”現(xiàn)象……

　　以上這些情況常常引發(fā)玻璃基板發(fā)生“摩擦”，造成刮花、破損等現(xiàn)象，導(dǎo)致器件報(bào)廢影響產(chǎn)品品質(zhì)，大大降低了生產(chǎn)效率。

　　圖1 搬運(yùn)機(jī)器人在工作中發(fā)生機(jī)械臂振動(dòng)或生“點(diǎn)頭”現(xiàn)象，較易造成刮花、破損

　　2 清能德創(chuàng)伺服解決方案

　　為了避免玻璃基板的破損，工廠一般通過(guò)降低搬運(yùn)機(jī)器人工作高度的方法，來(lái)減少搬運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)。這樣一來(lái)，雖然降低了玻璃基板的破損率，但搬運(yùn)機(jī)器人的工作范圍大幅縮小，需要使用額外的輔助設(shè)備才能完成搬運(yùn)，無(wú)形中增加了生產(chǎn)成本，降低了工作效率。

　　那么，面對(duì)輕薄、易碎、精密的玻璃基板，搬運(yùn)機(jī)器人應(yīng)如何提升工作效率呢?

　　既然知道振動(dòng)是導(dǎo)致搬運(yùn)機(jī)器人效率低的原因，那么如何抑制振動(dòng)，就是要解決的問(wèn)題。

　　清能德創(chuàng)自主研發(fā)的CoolDrive系列高性能伺服，其內(nèi)置多種振動(dòng)抑制算法及伺服功能，可以有效抑制機(jī)器人在搬運(yùn)過(guò)程中的各類(lèi)振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定搬運(yùn)，助力高效生產(chǎn)。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(qū)動(dòng)器在位置控制和速度控制模式下，根據(jù)電機(jī)速度中出現(xiàn)的振動(dòng)成分，自動(dòng)辨識(shí)共振頻率，并通過(guò)陷波濾波器從轉(zhuǎn)矩指令中去除共振成分，從而減小振動(dòng)，有效抑制在提高控制增益時(shí)發(fā)生的100Hz~1000Hz左右的持續(xù)振動(dòng)，可以有效抑制搬運(yùn)過(guò)程中發(fā)生的振動(dòng)。

　　(2)振動(dòng)抑制功能

　　搬運(yùn)過(guò)程中，CoolDrive系列高性能伺服驅(qū)動(dòng)器能根據(jù)搬運(yùn)機(jī)器人末端振動(dòng)或者整體晃動(dòng)等情況，從位置指令中除去振動(dòng)頻率成分，減小振動(dòng)。

　　圖2 振動(dòng)抑制功能

　　(3)模型追蹤振動(dòng)抑制

　　搬運(yùn)機(jī)器人在定位或加減速運(yùn)行時(shí)，會(huì)引發(fā)5Hz~100Hz的低頻振動(dòng)(晃動(dòng))，這種振動(dòng)有可能導(dǎo)致玻璃基板的刮花破損。CoolDrive系列高性能伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)模型追蹤振動(dòng)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(dòng)，提高機(jī)器人的運(yùn)行穩(wěn)定性。

　　(4)“防點(diǎn)頭”功能

　　“點(diǎn)頭”，是搬運(yùn)機(jī)器人比較常見(jiàn)的現(xiàn)象。在搬運(yùn)玻璃基板時(shí)，“點(diǎn)頭”現(xiàn)象容易引發(fā)玻璃基板的磨損，造成器件破損。CoolDrive 系列高性能伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置多重“防點(diǎn)頭”功能，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定搬運(yùn)，例如在以下典型應(yīng)用場(chǎng)景中：

　　場(chǎng)景1：搬運(yùn)機(jī)器人在帶重力負(fù)載使能時(shí)，制動(dòng)器松開(kāi)轉(zhuǎn)矩負(fù)載突變，易導(dǎo)致“點(diǎn)頭”。使用靜態(tài)平衡轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能，防止伺服使能瞬間的機(jī)器人“點(diǎn)頭”。

　　場(chǎng)景2：搬運(yùn)機(jī)器人在搬運(yùn)玻璃基板執(zhí)行下使能操作時(shí)，會(huì)同時(shí)發(fā)出電機(jī)制動(dòng)命令，因?yàn)殡姍C(jī)制動(dòng)器的機(jī)械動(dòng)作需要一定的時(shí)間，易導(dǎo)致機(jī)器人出現(xiàn)“點(diǎn)頭”現(xiàn)象。使用電機(jī)抱閘保持延遲的功能，可以在制動(dòng)器制動(dòng)后，延遲設(shè)定的時(shí)間，再停止電機(jī)出力，防止伺服OFF瞬間機(jī)器人“點(diǎn)頭”。

　　圖3 “防點(diǎn)頭”功能

　　3 清能德創(chuàng)伺服解決方案核心產(chǎn)品

　　使用了清能德創(chuàng)伺服解決方案后，搬運(yùn)機(jī)器人的工作高度由原來(lái)的4m升至8m，并且仍能保持穩(wěn)定搬運(yùn)，活動(dòng)范圍擴(kuò)大了1倍，不必使用其它輔助設(shè)備，工作效率大幅提升。

　　圖4 使用了清能德創(chuàng)伺服解決方案后，搬運(yùn)機(jī)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(chǎn)品有：CoolDrive 系列高性能伺服驅(qū)動(dòng)器，以及TD系列伺服電機(jī)。其中，CoolDrive 系列高性能伺服驅(qū)動(dòng)器的主要性能包括：

　　l 高性能硬件平臺(tái)，大幅提升系統(tǒng)響應(yīng)速度;

　　l 內(nèi)置多種振動(dòng)抑制算法，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)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(jī)：旋轉(zhuǎn)電機(jī)、直線電機(jī)、力矩電機(jī);

　　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(chǎn)品;

　　l 軸電流1A～50A;

　　l 支持產(chǎn)品定制。

　　TD系列伺服電機(jī)的主要性能特點(diǎn)包括：

　　l 最小電機(jī)尺寸僅60mm長(zhǎng)，滿足輕量化需求;

　　l 提供定制服務(wù)，靈活應(yīng)對(duì)不同生產(chǎn)場(chǎng)景;

　　l 提供40~180法蘭尺寸，功率范圍0.05~7.5kW;

　　l 3倍過(guò)載，6000rpm超高轉(zhuǎn)速，IP65防護(hù)等級(jí)。

　　圖5 清能德創(chuàng)伺服解決方案