現(xiàn)代社會(huì)牙齒已成為健康美麗的標(biāo)志，牙刷的需求也在逐漸增加。目前，全球牙刷年需求量已經(jīng)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(dāng)?shù)拇?。牙刷雖小卻是一個(gè)消費(fèi)巨大市場成熟的大商品，并且伴隨著生活質(zhì)量的提高，對于牙刷的質(zhì)量同樣提高，優(yōu)質(zhì)的保健牙刷設(shè)備的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量需求促進(jìn)了高速牙刷植毛機(jī)的設(shè)備開發(fā)。

  牙刷設(shè)備的生產(chǎn)廠家過去大都用相同品牌的單片機(jī)控制系統(tǒng)和伺服電機(jī)電控系統(tǒng)，其中伺服系統(tǒng)大多選用日本進(jìn)口產(chǎn)品。近年臺(tái)達(dá)伺服產(chǎn)品憑借優(yōu)異的性能和具有競爭力的價(jià)格優(yōu)勢，在高速牙刷植毛機(jī)行業(yè)份額逐年遞增。

2 牙刷植毛機(jī)原理簡述 

高速牙刷植毛機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)由主驅(qū)動(dòng)軸和四個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)軸系統(tǒng)組成。四個(gè)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(biāo)決定牙刷孔的位置，Z軸起更換至下一個(gè)牙刷的作用，U軸起到換牙刷毛色的作用。當(dāng)主軸電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，四個(gè)電控伺服軸隨動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，主軸停則其余四軸隨動(dòng)停止。主軸的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定植毛的速度，四個(gè)伺服軸響應(yīng)要求協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)，否則會(huì)出現(xiàn)脫毛或者毛不齊的現(xiàn)象。應(yīng)用臺(tái)達(dá)電通公司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 中達(dá)伺服解決方案 

3.1 方案規(guī)劃 

目前植毛機(jī)電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為單片機(jī)控制系統(tǒng)或CNC數(shù)控系統(tǒng)。其中單片機(jī)控制系統(tǒng)以自動(dòng)化系統(tǒng)制造商集成配套服務(wù)為主，牙刷設(shè)備制造商家自主研發(fā)為輔。性能性能更見優(yōu)越的CNC數(shù)控系統(tǒng)多為臺(tái)達(dá)的PUTNC-H2P和歐日等進(jìn)口品牌。 

CNC數(shù)控主要是控制軸脈沖命令信號實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)，通常是四軸控制輸出實(shí)現(xiàn)，臺(tái)達(dá)的CNC只需兩軸輸出即可實(shí)現(xiàn)，另外兩軸中達(dá)的伺服可以獨(dú)立完成，牙刷植毛機(jī)要求系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)兩軸插補(bǔ)運(yùn)算即可。四套伺服驅(qū)動(dòng)器型號是中達(dá)的B系列ASDA-B交流伺服系統(tǒng)，功率400W,驅(qū)動(dòng)器具有多種功能控制。主軸電機(jī)變頻器型號是中達(dá)的VFD-S，功率大小為400W。 

3.2 調(diào)試要點(diǎn) 

伺服解決方案的開發(fā)難點(diǎn)是機(jī)電系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試，其中主要是伺服增益的調(diào)整。四個(gè)伺服軸中X軸與Y軸由于絲杠傳動(dòng)結(jié)構(gòu)機(jī)械慣量比較穩(wěn)定，調(diào)試相對容易一些，頻寬一般可以調(diào)到130HZ以上。而翻板Z軸是一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，高速旋轉(zhuǎn)存在離心力，如果單純將其頻寬設(shè)置的很高，電機(jī)起停時(shí)會(huì)有振動(dòng)，這時(shí)可以把位置平滑濾波參數(shù)開啟，消除振動(dòng)。 

相對來說換毛U軸的凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)械的構(gòu)造使得調(diào)試比較困難，再加上U軸的機(jī)械剛性不好，電機(jī)運(yùn)行起來時(shí)慣量比變化較大，馬達(dá)輸出電流變化也較大，參數(shù)調(diào)不好，電機(jī)左右運(yùn)行時(shí)，這個(gè)軸要么有振動(dòng)或嘯叫聲，要么反應(yīng)遲鈍。為此需要應(yīng)用B系列ASDA-B交流伺服系統(tǒng)的共振抑制功能。圖2為帶有共振的系統(tǒng)增益共振抑制原理。