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全自动六轴玻璃打孔案例解析
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自2005年开始，我国的发电行业便面临煤荒导致的电荒。如今，煤电带来的环境污染、全球变暖以及我国承担的减排任务都迫使我们必须寻求解决电源困局之道，调整能源结构,优先发展风电、太阳能发电和生物质能发电是现今技术条件下的最佳选择。本片案例是为太阳能光伏电池覆盖钢化玻璃板流水线作业打孔，设备加工精度，效率要求高，在不降低性能的前提下，最大程度的控制了成本。
1 设备概况
全自动玻璃打孔机包含6颗伺服、定位轴、X1及X2送料轴、Y轴、Z1轴、Z2轴。具体如图1所示。
图1全自动打孔机示意图
（1）定位轴：选用玻璃精确定位（B2伺服*1），经减速机后由丝杠传动。计算打孔点到玻璃边沿距离，定位到位置后，放下挡块，实现玻璃板的精确定位；
（2）X轴：玻璃传送（B2伺服*2），经减速机后直接驱动。高摩擦力传送带，同时配合压夹装置，保证玻璃板传送方向，传送带的位置和速度由前后两个伺服控制，通过计算打孔点到玻璃边缘的位置，传送带定位到对应路径位置；
（3）Y轴：打孔钻头定位（A2伺服*1），经减速机后由丝杠传动。钻头安装在Y轴上，根据Y坐标点，计算打孔点到玻璃边缘的距离，控制Y轴的位置和速度到达指定打孔点；
（4）Z1、Z2：钻头进给定位（A2伺服*2），经由大小轮及丝杠传动。Y轴定位后，下钻头较高速度1接近玻璃表面，再以速度2进行距离1的倒边，再以速度3进行距离2攻进，最后以速度4慢速退刀；下钻头退刀后上钻进行与下钻类似的动作完成打孔。
图2 X轴挡块
图3 Y轴及Z轴
2 技术参数
2.1 设备指标
设备指标如表1所示。
表1 设备指标
2.2 硬件清单
硬件清单如表2所示。
表2 硬件清单
2.3 软件清单
软件清单如表3所示。
表3 软件清单
4 辅助工具
辅助工具如表4所示。
表4 辅助工具
3 工艺说明
3.1 定位轴
定位轴使用B2伺服驱动，控制上采用绝对值定位DDRVA。确定基准后，采用绝对值定位可以灵活定位到指定位置，避免一定量的数学计算；当一次定位完成，开始打孔后，便进行下一个孔位置的比较，如果X坐标相同则不需要再次定位，X坐标不同，则进行下一次定位，定位到位前放下挡块，慢速进入预定位置待命；最后一个空定位完成后，收起挡块定位至第一孔位置，等待玻璃送出后放下挡块。
3.2 Y轴
Y轴使用A2伺服驱动，控制上采用绝对值定位DDRVA。因为Y轴上有玻璃夹持压盘，所以Y定位或重新定位前压盘必须解除；孔的Y坐标与下一个想同时，只需要压盘、压紧、定位和送料动作后，即可以打孔。
3.3 X1、X2
X1、X2使用两台B2伺服分别驱动，控制上采用增量式定位，分送料后和送料前两部份。送料过超声波后，X2不需要同步送料，这时要高速补料到超声波前光电位置，以提高工作效率；送料到超声波后，以一般速度移动，当接近至一定距离时，再以慢速接近——最后贴上挡块。
3.4 Z1、Z2钻头位置定位
Z1、Z2使用两台A2伺服分别驱动，控制上采用PR触发来控制钻头位置。位置1（6-03），高速（5-60）接近位置1；位置2（6-05），速度1（5-61）攻进1；位置3（6-07），速度2（5-62）攻进2；位置4（6-09），速度3（5-63）退刀；因为玻璃厚度不同，不同规格的玻璃的钻头攻进1位置，攻进2的位置需要进行调整，此时，对应PR路径参数通过通讯修改，以满足加工需求。
图4 PR参数
图5 通过软件规划PR路径
通过Delta ASDA-Soft 规划PR路径，使用绝对值定位，规划加速和减速时间以及目标速度索引；需要修改路径时，通过通讯修改对应路径的参数（例如06-03对应路径1的位置命令DATA）。
4 工艺流程图
图6 工艺流程图
在程序设计中，因为工艺穿插比较灵活，所以选择台达步进程序进行设计，将整套设备的动作进行细分，在每个步中设计独立的控制动作，这样可以很好地提高工作效率；除以上流程中的功能外，设备中还有润滑功能、修钻功能、修订基准、慢速前进、慢速后退，这些动作因为基于步进的思路设计，所以可以灵活的穿插在程序中。
例如，当定位伺服电机完成最后一次定位，同时设备开始打孔后，定位电机需要后退一定距离，再定位到第一个孔前一定位置，等待打孔完成，然后将玻璃送出一定距离后，再把定位挡块放下，最后慢速靠近第一个孔的定位位置。这里因为采用步进程序设计，这部分程序独立流程设计，形成一个专门的流程控制回路，就可以很容易实现，又不会影响原有控制的逻辑流程。
5 系统硬件结构
图7 结构示意图
图8 系统实际布置
利用28SV的4路200K高速脉冲分别控制定位轴、Y轴、X1送料、X2送料四个伺服；同时利用28SV的COM2通讯口通过485通讯，与Z1、Z2进行通讯，修改PR位置参数和速度参数；与3台变频器进行通讯，修改变频器的频率参数。
6 HMI界面
图9 HMI
HMI首页显示打孔数量和设备运行状况。设置孔数后（确定孔距参数通过其他页面完成），通过控制柜面板按钮启动开始打孔。
图10 设备参数
在参数设置界面，用户设置各轴的机械补偿及时间参数；玻璃送出距离是当玻璃加工完毕后将玻璃送出的距离，玻璃送出后定位轴才可以再次定位，否则将造成玻璃的挤压和破损。
图10 设备参数
在参数设置界面，用户设置各轴的机械补偿及时间参数；玻璃送出距离是当玻璃加工完毕后将玻璃送出的距离，玻璃送出后定位轴才可以再次定位，否则将造成玻璃的挤压和破损。
图11 孔参数设置1
图12 孔参数设置2
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1 设备概况
全自动玻璃打孔机包含6颗伺服、定位轴、X1及X2送料轴、Y轴、Z1轴、Z2轴。具体如图1所示。
图1全自动打孔机示意图
（1）定位轴：选用玻璃精确定位（B2伺服*1），经减速机后由丝杠传动。计算打孔点到玻璃边沿距离，定位到位置后，放下挡块，实现玻璃板的精确定位；
（2）X轴：玻璃传送（B2伺服*2），经减速机后直接驱动。高摩擦力传送带，同时配合压夹装置，保证玻璃板传送方向，传送带的位置和速度由前后两个伺服控制，通过计算打孔点到玻璃边缘的位置，传送带定位到对应路径位置；
（3）Y轴：打孔钻头定位（A2伺服*1），经减速机后由丝杠传动。钻头安装在Y轴上，根据Y坐标点，计算打孔点到玻璃边缘的距离，控制Y轴的位置和速度到达指定打孔点；
（4）Z1、Z2：钻头进给定位（A2伺服*2），经由大小轮及丝杠传动。Y轴定位后，下钻头较高速度1接近玻璃表面，再以速度2进行距离1的倒边，再以速度3进行距离2攻进，最后以速度4慢速退刀；下钻头退刀后上钻进行与下钻类似的动作完成打孔。
图2 X轴挡块
图3 Y轴及Z轴
2 技术参数
2.1 设备指标
设备指标如表1所示。
表1 设备指标
2.2 硬件清单
硬件清单如表2所示。
表2 硬件清单
2.3 软件清单
软件清单如表3所示。
表3 软件清单
4 辅助工具
辅助工具如表4所示。
表4 辅助工具
3 工艺说明
3.1 定位轴
定位轴使用B2伺服驱动，控制上采用绝对值定位DDRVA。确定基准后，采用绝对值定位可以灵活定位到指定位置，避免一定量的数学计算；当一次定位完成，开始打孔后，便进行下一个孔位置的比较，如果X坐标相同则不需要再次定位，X坐标不同，则进行下一次定位，定位到位前放下挡块，慢速进入预定位置待命；最后一个空定位完成后，收起挡块定位至第一孔位置，等待玻璃送出后放下挡块。
3.2 Y轴
Y轴使用A2伺服驱动，控制上采用绝对值定位DDRVA。因为Y轴上有玻璃夹持压盘，所以Y定位或重新定位前压盘必须解除；孔的Y坐标与下一个想同时，只需要压盘、压紧、定位和送料动作后，即可以打孔。
3.3 X1、X2
X1、X2使用两台B2伺服分别驱动，控制上采用增量式定位，分送料后和送料前两部份。送料过超声波后，X2不需要同步送料，这时要高速补料到超声波前光电位置，以提高工作效率；送料到超声波后，以一般速度移动，当接近至一定距离时，再以慢速接近——最后贴上挡块。
3.4 Z1、Z2钻头位置定位
Z1、Z2使用两台A2伺服分别驱动，控制上采用PR触发来控制钻头位置。位置1（6-03），高速（5-60）接近位置1；位置2（6-05），速度1（5-61）攻进1；位置3（6-07），速度2（5-62）攻进2；位置4（6-09），速度3（5-63）退刀；因为玻璃厚度不同，不同规格的玻璃的钻头攻进1位置，攻进2的位置需要进行调整，此时，对应PR路径参数通过通讯修改，以满足加工需求。
图4 PR参数
图5 通过软件规划PR路径
通过Delta ASDA-Soft 规划PR路径，使用绝对值定位，规划加速和减速时间以及目标速度索引；需要修改路径时，通过通讯修改对应路径的参数（例如06-03对应路径1的位置命令DATA）。
4 工艺流程图
图6 工艺流程图
在程序设计中，因为工艺穿插比较灵活，所以选择台达步进程序进行设计，将整套设备的动作进行细分，在每个步中设计独立的控制动作，这样可以很好地提高工作效率；除以上流程中的功能外，设备中还有润滑功能、修钻功能、修订基准、慢速前进、慢速后退，这些动作因为基于步进的思路设计，所以可以灵活的穿插在程序中。
例如，当定位伺服电机完成最后一次定位，同时设备开始打孔后，定位电机需要后退一定距离，再定位到第一个孔前一定位置，等待打孔完成，然后将玻璃送出一定距离后，再把定位挡块放下，最后慢速靠近第一个孔的定位位置。这里因为采用步进程序设计，这部分程序独立流程设计，形成一个专门的流程控制回路，就可以很容易实现，又不会影响原有控制的逻辑流程。
5 系统硬件结构
图7 结构示意图
图8 系统实际布置
利用28SV的4路200K高速脉冲分别控制定位轴、Y轴、X1送料、X2送料四个伺服；同时利用28SV的COM2通讯口通过485通讯，与Z1、Z2进行通讯，修改PR位置参数和速度参数；与3台变频器进行通讯，修改变频器的频率参数。
6 HMI界面
图9 HMI
HMI首页显示打孔数量和设备运行状况。设置孔数后（确定孔距参数通过其他页面完成），通过控制柜面板按钮启动开始打孔。
图10 设备参数
在参数设置界面，用户设置各轴的机械补偿及时间参数；玻璃送出距离是当玻璃加工完毕后将玻璃送出的距离，玻璃送出后定位轴才可以再次定位，否则将造成玻璃的挤压和破损。
图10 设备参数
在参数设置界面，用户设置各轴的机械补偿及时间参数；玻璃送出距离是当玻璃加工完毕后将玻璃送出的距离，玻璃送出后定位轴才可以再次定位，否则将造成玻璃的挤压和破损。
图11 孔参数设置1
图12 孔参数设置2
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