1．引言

　　近年來，隨著電機永磁材料和同步電機控制技術的發展，伺服以其響應快、精度高的運動控制性能逐漸廣泛應用于機床、包裝、紡織、線材加工、電子制造等行業。得益于伺服技術的廣泛應用，彈簧制造機械（以下簡稱彈簧機）由過去采用純機械結構改造為電氣伺服結構，改造后其生產速度得到極大提高，制造出來的彈簧性能參數得到較大改善，且設備安裝維護極為方便，也避免了因機械部件的長期磨損造成的產品性能下降。

　　本文以東莞某知名彈簧機設備廠用英威騰CHS100伺服驅動器生產錐形彈簧（電池彈簧）工藝例，詳述了英威騰CHS100伺服驅動器在彈簧制造機上的使用方法，說明了英威騰CHS100伺服驅動器優良的控制性能能完全滿足彈簧制造工藝上精確、快速、穩定、可靠的要求。

　　2．彈簧機結構和彈簧成形工藝過程

　　彈簧機由操作顯示器、控制器、伺服驅動器和伺服電機、機械結構部件（如齒輪、凸輪、刀具、壓輪等）四部分組成，正面外觀圖如圖1所示。控制器是彈簧機設備的核心大腦所在，伺服驅動器和伺服電機是設備的四肢臂膀所在。控制器提供編程界面以讓用戶根據所需要生產的彈簧要求設置工藝過程參數，再根據這些工藝過程參數向伺服驅動器發出運動控制指令，伺服電機在伺服驅動器的控制驅動下帶動負載完成符合用戶要求的工藝過程。

圖1 彈簧機設備外觀圖

　　彈簧是在伺服驅動和機械部件的共同作用下成形的，主要機械部件圖如圖2所示，電氣部分由凸輪軸、送線軸、卷芯軸三部分組成，凸輪軸負責切斷刀具的移動，送線軸負責彈簧鋼絲的移動。由于電池彈簧制造工藝相對簡單，彈簧節距無變化，彈簧形狀單一，故此設備未裝卷芯軸。

圖2 彈簧成形工藝機械部件圖

　　彈簧成形工藝示意框圖如圖3所示，基本過程描述如下：運行前凸輪軸先歸零，凸輪軸在機械凸輪的作用下帶動刀具提刀，凸輪軸在單步設置的起始角度至結束角度這段時間內，送線軸根據設置的單步送線值送線，彈簧鋼絲在送線壓輪的擠壓和其中一刀具頂端細溝槽的導引及另一刀具頂端斜披面導引的共同作用下，鋼絲向前卷曲成形，送線長度達到設定值后凸輪軸在機械凸輪的作用下帶動刀具落刀切斷鋼絲便生產出了一個彈簧，接著再進行下一個循環工作周期，這樣電池彈簧便一個接一個生產出來。

[$page]　　工藝要求：批量生產時，彈簧長度誤差≤0.1mm，彈簧間距誤差≤0.05mm，且能連續生產，中途不能出現鋼絲脫槽或切碎彈簧。這就對伺服的定位精度，響應時間有較高的要求，同時也要求送線軸伺服啟停要迅速，停止時不能有抖動。

圖3 彈簧成形工藝示意框圖

　　3. 調試過程

　　機器設備：CHS100-1R0-2 2臺及2臺配套電機，分別用作凸輪軸和送線軸。由于設備控制器是編碼器2000線系統，故機器設備為專門定制的非標機。

　　從彈簧成形工藝過程看，生產出來的彈簧參數，如彈簧長度、節距等，不僅與伺服控制性能密切相關，還與程序參數和刀具深度是有關，我們請經驗豐富的師傅調試好刀具和設置好參數后，重點進行了針對設備中伺服控制性能的調試。

　　設備有檢測模式可供單軸運行調試，按照用戶要求將凸輪軸定位控制精度調到0.01°以內，送線軸位移精度調到0.05mm以內,剛性也達到用戶要求。之后再進行了凸輪軸和送線軸的聯動調試。

控制器中設置的程序參數如下表所示：

表中: N: 程序行號 X1: 凸輪軸起始角度 X2: 凸輪軸結束角度

Y: 單步送線長度 YF: 輔助送線長度

　　在設備運行模式下，生產速度為150個/分鐘時，生產出來的彈簧參數滿足要求，當將生產速度調高到為300～400個/分鐘時，發現生產過程中彈簧鋼絲脫槽導致落刀切不斷或切碎彈簧，此現象應該是送線軸電機停止時位置超調較大引起，起用送線軸伺服驅動器增益切換功能，慢慢調試環路參數，直到逐漸消除該現象。設置的伺服驅動器主要參數如下：

[$page]凸輪軸伺服驅動器：

送線軸伺服驅動器：

　　4. 結語

　　英威騰CHS100-1R0-2伺服驅動器及配套電機應用于彈簧機上，設備所生產出來的彈簧完全符合要求，生產速度最快可達500個/分鐘，且已經連續無故障運行了3個月，深得用戶肯定。之前該廠家采用的是日本某知名品牌伺服，但成本較高，如今國產伺服品牌正在悄然興起，我司伺服驅動器應用于彈簧機上性能已達到日本品牌水準，處于國內領先水平。