安川运动控制器MP2300在注塑机专用机械手臂上的应用

安川运动控制器mp2300在注塑机专用机械手臂上的应用

the application of mp2300 for simple robot arm


在商品琳琅满目的现代社会里，塑料制品更是成为人们生活中的常见产品，于是制造塑料产品的机器――注塑机也越来越多地出现在各类工厂里，与之相配套的注塑机专用机械手臂也得到了更广泛地应用，此类专用机械手臂主要用来抓取注塑机中已成形的塑料产品，再按照指定路径放置塑料产品。机械外形如图1所示。

   注塑机专用机械手臂根据抓取的材料种类、材料的形状以及工艺的需求，分类十分繁杂。我们仅从机械的自由度上看，可以简单地把它们分为3轴的机械手臂和5轴的机械手臂，这里介绍的是应用了安川运动控制系统的5轴机械手。如图2所示：

   其主要由主臂、副臂、引拔、横行4个机构组成。主臂下端与托盘相连，用于抓取塑料制品的主干部分，副臂下端与夹具相连，用于夹取塑料制品的料头部分（料头：注塑产品成形时所留的多余部分）。引拔的功能是将主臂、副臂伸入注塑机工作面，再由横行部分将已成形的产品运送到指定的位置。5轴机械手臂主要应用在产品体积较大、产品形状较复杂的一些场合。在以前的机械手臂中，其驱动动力多采用气缸或变频电机来实现，控制部分多采用单片机来实现。由于这些控制和驱动有动作速度低、精度不高等缺点，替换成运动控制器和伺服电机之后则可以大大提高工作效率。
     
   安川运动控制器mp2300系列具有强大的轴控能力，在不增加轴控模块的情况下，仅靠mp2300基本模块就可以通过总线（mechatrolink－ii）控制16个伺服轴，除伺服轴外它还可以通过同一根总线来控制变频器、分布式io、传感器等，总线的通信速度可以达到10mbps，最短通信周期可以达到0.5ms,这样就保证了主站与子站之间的数据实时交流，从而达到更优良的控制效果。此外，mp2300具有强大的plc功能，众多的输入输出模块可供选择，其自带的plc功能可以方便地对系统进行有效地控制。
     
   另外，安川伺服电机junma系列具有多功率段、多种控制方式的特点，其内置有mechatrolink－ii总线通信模块，可以在不增加模块的基础上与运动控制器mp2300进行方便的连接，省去了大量的配线和调试工作，另外其拥有小功率中惯量的特点，即使是在大负载的情况下也能平稳地运行。
     电气配置如下：

     五轴全伺服注塑机专用机械手臂中应用了安川运动控制系统，相比于变频马达与单片机组成的控制系统其具有以下优点：
     1、由于junma交流伺服电机属于同步永磁伺服电机，相比异步电机，伺服电机的体积更小、力量更强劲，定位更加的精确，从而使整体机械手的工作效率得到大大提高。
     2、由于整个电气系统采用了mechatrolink－ii通信总线进行连接，实现了控制网络化，从而大大简化了配线，提高了系统的稳定性，降低了故障的发生概率，减轻了技术人员的工作负担。
     3、安川运动控制器mp2300不仅拥有伺服轴控制功能和plc功能，其还拥有灵活的编程方式，顺序控制的梯形图语言和运动控制的文本语言，可以方便地实现多种复杂的动作，大大缩短了编制程序和修改程序的时间。
   4、运动控制器mp2300配备了多种通讯接口，接口中又提供了多种通信协议（memobus、modbus等），可以无需编程与多种品牌的触摸屏连接。
  最后，应用了安川mp2300控制系统的5轴机械手臂相比于之前采用了单片机变频器的控制系统，其重复定位精度由原来的0.15mm改进为0.10mm，空载执行的一个周期时间由原来的6秒缩短为4.8秒，机器的整体性能得到了很大的提高。
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