歐姆龍NCF71在半固體壓鑄機中的應用

1 引 言

　　半固體成形技術（又稱為SSM坯料法），這種方法首先將金屬液講過攪拌，得到具有半固態特性的半固態金屬（SSM），再預制成需要的尺寸和形狀的坯料，經過加熱，放入壓鑄機的壓室，然后進行壓鑄成形觸變注射成形鑄造壓力高，能促進金屬模具和鎂合金料漿間的熱傳遞，導致表面附近的晶粒微細化，對成形產品賦予了高耐蝕性和機械強度.目前，利用觸變注射成形技術可以制備手機、筆記本電腦、數碼照相機、攝像相機、液晶投影儀等可移動通訊器材的殼體.目前這種壓鑄機設備，主要從日本進口，其核心控制部分采用專用控制器，成本很高， 為了提高產品競爭力，現在國內某公司采用歐姆龍CJ1W-NCF71運動控制器，利用其高速同步總線控制技術，以及位置/轉矩高速切換功能，并結合歐姆龍總線型W/N-ML2系列驅動器，在高速半導體壓鑄機中得到很好的應用，同時成功的擺脫了以往依賴歐洲以及日本進口設備的歷史，開創了國內自主研發半固體壓鑄機的新篇章。

2 系統說明

　　2.1工藝說明

　　高壓和高速是壓力鑄造工藝的二大特征，鑄件充型完好，輪廓清晰主要取決于壓鑄速度（即壓鑄過程），而鑄件的內部質量和機械性能主要取決于增壓效果（即增壓過程），要想獲得高質量的壓鑄件，必須根據不同的情況對壓鑄過程中的所有工藝參數如壓力和壓鑄速度等進行恰到好處的控制，因此在壓鑄過程前段，采用速度控制，后段采用轉矩控制，進行增壓與保壓，在速度與轉矩切換時候，工藝上希望要求達到“零切換時間”，即沒有死區時間，同時增壓過程中，轉矩輸出線性度高，轉矩控制精度達到0.01Nm.，工藝布置圖如圖1所示：

　　2.2控制難點

　　傳統的運動控制器只有位置控制與速度控制，但系統中需要速度控制與轉矩控制在線切換，速度與轉矩切換時間，客戶希望達到零切換，但是實際效果允許有最大32ms誤差，轉矩輸出線性度高，輸出精度達到0.01Nm。

3 歐姆龍解決方案

　　采用CJ1W-NCF71的位置/速度/轉矩切換功能，可以通過簡單的梯形圖指令就能完成所需要的功能;

　　歐姆龍的CJ1W-NCF71采用高速同步總線控制技術，最大控制16個軸，同步掃描周期僅為1-8ms（根據軸數量不同而不同），系統共4個伺服，同步掃描周期僅需要3ms;

　　歐姆龍CJ1W-NCF71采用通訊指令化方式控制驅動器運行，指令分辨率非常高，最大分辨率達到0.01%，因此轉矩輸出精度可達到0.0001Nm。

4 配置與流程說明

　　4.1配置說明

　　控制部分：CJ1W-NCF71+CJ1W-CT021;

　　伺服部分：4＊R88D-WN＊＊＊-ML2。

　　控制方案可以采用基于CJ1系列的CJ1W-NCF71控制器，通過ML2高速通訊總線來實現多達16個實軸的同步控制，內置了速度與轉矩控制的在線切換功能，用戶只需要簡單調用內置功能快，并輸入所需參數即可完成復雜的多軸控制;驅動器采用R88D-WN××-ML2系列內置ML2通訊口的伺服驅動器，觸摸屏采用NS-10系列的觸摸屏，通過SAP內置控件完成畫面編輯與控制。系統配置圖如圖2所示。

5 控制流程說明

　　程序結構非常簡單，采用歐姆龍內置FB（程序功能快）可以很快的完成相關編程，在輸入輸出寫好所需要得參數例如轉矩，鉗制速度，軸節點號等即可，圖4列出了轉矩控制程序的FB。

7 結束語

　　經過長時間測試，系統可以穩定運行，以及批量化生產，目前該設備研發成功后已經受到行業重點關注，半固體壓鑄機的國產化，成功的擺脫了以往依賴美國以及日本進口設備的歷史，開創了國內自主研發高科技半固體壓鑄機的新篇章。