SMT 貼片機中的超微型伺服驅(qū)動

在之前的一期推文中我們曾經(jīng)和大伙分享過一款超微型伺服驅(qū)動器.

那么話說在什么樣的行業(yè)應(yīng)用中會使用到這種具備如此高功率密度的伺服驅(qū)動產(chǎn)品呢？

本期，咱們就來看一個在電子半導體行業(yè)中 SMT 貼片機設(shè)備的應(yīng)用。

先說下應(yīng)用背景。

某制造商計劃開發(fā)一臺貼裝能力大于 > 72,000 CPH（片/每小時）的貼片機，其設(shè)計采用了雙龍門結(jié)構(gòu)，共有 32 個貼裝頭，用于實現(xiàn)貼片工藝中壓力范圍為 0.3 ～ 10 N 的零件壓制動作 。為了確保貼片設(shè)備在產(chǎn)量和品質(zhì)方面達到較高的性能，多個貼裝頭需要在設(shè)備運行過程中具備兩個方面的能力：
能以高度同步的運行軌跡在不同工作位置之間高速移動；
可在進行貼片工作時立即切換到低速且精準的力控模式。

不難看出，這樣的應(yīng)用需求還是給設(shè)備的運動控制系統(tǒng)提出了一些不小的挑戰(zhàn)的，比如：
零件的壓制壓力非常低，且需要在低速運動模式下完成；
貼片頭既要能完成復(fù)雜的運動控制，同時為了確保高速、高動態(tài)運動，其重量就有必要盡可能的減輕；
貼片頭的高頻往復(fù)運動可能會造成機械結(jié)構(gòu)的抖動，這不僅會影響系統(tǒng)的控制精度，同時也對相關(guān)機電組件在苛刻的振動環(huán)境中運行的穩(wěn)定性和可靠性提出了極高的要求；

為了應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，這家制造商最終為此款貼片機的運動控制系統(tǒng)配備了 Elmo 的超微型伺服驅(qū)動器的解決方案。該方案包括 32 臺 Gold Twitter 超微伺服驅(qū)動器，其中每 4 臺整合在一塊定制的集成板上，它們安裝在龍門架的粱臂上，通過 EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)由一套雙 MIMO（多輸出輸入控制）剛性龍門系統(tǒng)進行控制，用于執(zhí)行 X、Y 和 Θ 軸方向的高速動態(tài)定位、以及安裝在 Z 軸上的貼片頭的零件壓制動作，而相關(guān)各項控制參數(shù)則可借助上位配置軟件工具 G-TWI 進行設(shè)定。

不難看出，這種將超微驅(qū)動器集成到龍門架上的方式，極大的縮短了機械運動機構(gòu)中需要敷設(shè)的電機線纜的長度，從而讓設(shè)備的運動負載（尤其是龍門架）變得十分輕量化；同時，據(jù)了解，系統(tǒng)中的 Gold Twitter 是以無傳感器的方式進行壓力控制的，進一步降低了貼片頭的重量。這對于設(shè)備運行速度的提升其實是極為重要的。

當然，這樣的應(yīng)用方案也是需要安裝在龍門架上的伺服驅(qū)動器具備如下一些特性的：

高功率密度，用以實現(xiàn)高響應(yīng)、高動態(tài)和高速度；
較高的抗振動性能，以確保在高動態(tài)運動的龍門架上穩(wěn)定、可靠的運行；
較強的振動抑制性能，用以減緩或消除龍門結(jié)構(gòu)的機械抖動，并提升運動系統(tǒng)的控制精度；

據(jù)悉，在采用了 Gold Twitter 超微伺服驅(qū)動器的運動控制系統(tǒng)方案后，該設(shè)備在 X、Y 軸方向達到了 2 米 / 秒的運動速度，在確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時，設(shè)備產(chǎn)能提升了一倍之多；不僅如此，新設(shè)備在尺寸和重量方面還較原先縮小了 40%。

從本期這個案例可以看到，超微型伺服驅(qū)動器的應(yīng)用價值，其實在于以極高的功率密度幫助用戶在十分緊湊的設(shè)備空間內(nèi)部署更多復(fù)雜的運動控制功能，同時減少設(shè)備空間體積的占用，并實現(xiàn)機電設(shè)備的輕量化，從而提升其整體運行效率；而在這個過程中，若要確保設(shè)備系統(tǒng)達到較高的應(yīng)用性能，相應(yīng)的控制環(huán)整定功能和在振動環(huán)境中穩(wěn)定運行的能力就是這種驅(qū)動器所必備的了。

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