运动控制卡的全自动冲切机
【摘要】为了实现全自动化的电路板冲切需求，本论文将分析如何通过轴卡控制其伺服电机的动作流程，由油压、气路、电路三大部分组成整个的硬体结构。由AC220V/110V和DC24V供电并由UPS提供断电保护机制，四个轴分别为X轴、Y轴、Z（升降轴）、T（旋转轴）。并且在各个位置的传感器以及IO卡能监测其输入输出信号是否异常。实际生产过程中，该机台能实现高精度、高效率的印制电路板冲切，同时可以避免人力带来的误操作与低产值。
目 录
引言 05页
一、绪论 05页
(一) 机器整体概述 05页
（二）动作流程概述 05页
二、电路图的构成 06页
(一) 气路部分 07页
（二）主电路部分 07页
（三）辅助电路 08页
三、传感器的应用 09页
(一) 传感器的分类 09页
（二）该机型上传感器的选型 09页
（三）传感器的使用和调试 09页
四、IO卡的应用 10页
(
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
一) INPUT信号的接入 11页
（二）OUNPUT信号的接入 12页
五、伺服驱动 13页
（一）IPC与转接板的接线详解 13页
(二) 伺服电机的选型 13页
（三）伺服系统功能图 13页
总结 14页
致谢 14页
参考文献 15页
附录 16页
引言
随着企业用工成本的不断增加与机械自动化产业的高速发展，大型电子制造企业对高精度与高产能的自动化机器需求在不断增加。例如填盘机、冲切机、贴片机等。因此在精度与效率方面的要求也越来越高，因此我们部门在之前老一代自动冲切机8130的基础上改良其四轴驱动与伺服控制。从而实现冲切一片3x3的电路板仅需36s，平均完整的一次冲切耗时仅在4s左右。本论文主要分析电气路的工作方式以及通过运动控制卡操控四轴运动，从而使得机器能实现各路电信号无异常、运动流程无异常。
机台正中工作区域由四个方向轴构成且分别由四个伺服电机执行其整个动作过程，该论文将会详细说明如何达到punch轴伺服电机转速为8000rad/min，X、Y、Z轴伺服电机转速为250000rad/min。8130所用的三菱系列的伺服电机，他的编码器采用了分辨率为131072脉冲/转的绝对位置的编码器。因此能够构成绝对位置系统，有更高精度控制的能力。
我司8130的目的就是实现电路板冲切制程的全自动运作，本论文也将略为分析从进料、冲切到最后出料的整个流程。
一、概述
（一）机器整体概述
机器外部架构以白色镀漆钣金件组装而成，左下方放置着油压泵，大电开关以及变压器相关的组件。正下方为气路调压阀，主电路以及IO卡安置区域。左下方排布着DC24V的直流电源，不间断供电的电源供应器（UPS）、工业用控制电脑（IPC）以及伺服驱动器。
机器正中央为工作区域，整个工作区域又由料片平台，工业相机与光源、放料区、冲压机构以及出料区构成。另在机器的正后方有模具夹持释放的控制按钮，以及废料区和排风机。设备整体的构造也可参照图1所示的鸟瞰图。
图1设备鸟瞰图
（二）动作流程概述
全自动印制电路板冲切机，顾名思义，其主要的工作就是做冲切电路板的运动，而电路板又分为FPC（软板）与PCB（硬板）。只要料片的长和宽不超过我们放料区的范围，无论是FPC或者是PCB都可以通过程式的设定从放料区通过上料抓手吸至冲切位置后模具进行多次冲孔。具体流程为相机辨识料片上的mark点，补偿完偏移量后模具下降到冲切位置进行冲孔，通过程式中设定需要冲孔的次数以及模具中安装的料片的数量来决定。料片在冲压位置完成冲孔流程之后载台移动至出料位置由下料手臂吸取料片至出料区。
二、电路图的构成
（一）气路部分元件组成详解
1．电磁阀型号介绍
电磁阀按照他的功能分成很多类，从结构原理上来分的话可分为两大类：
直动式电磁阀：此类电磁阀的工作原理是当进气与出气口没有压力差的时候，电路通电之后电磁线圈产生的电磁力将点此番内部运动组件（磁芯，阀杆、膜片密封件构成）从电磁阀座上升起，阀门打开开始通气，当断电之后凭借弹簧力将此运动组件再压回阀座上，阀门关闭。此为直动式常开电磁阀，还有一种直动式常闭电磁阀与其相异。
先导式电磁阀：该类电磁阀在通电之后，电磁力会先把先导孔打开，上腔室压力减小，因此在运动组件周围形成了上低下高的压力差，推动内部运动组件向上运动，阀门打开。断电后，先导孔关闭，因为压力差又会变成上高下低的状态，内部运动组件又会向下运动至底座，阀门关闭。
目 录
引言 05页
一、绪论 05页
(一) 机器整体概述 05页
（二）动作流程概述 05页
二、电路图的构成 06页
(一) 气路部分 07页
（二）主电路部分 07页
（三）辅助电路 08页
三、传感器的应用 09页
(一) 传感器的分类 09页
（二）该机型上传感器的选型 09页
（三）传感器的使用和调试 09页
四、IO卡的应用 10页
(
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一) INPUT信号的接入 11页
（二）OUNPUT信号的接入 12页
五、伺服驱动 13页
（一）IPC与转接板的接线详解 13页
(二) 伺服电机的选型 13页
（三）伺服系统功能图 13页
总结 14页
致谢 14页
参考文献 15页
附录 16页
引言
随着企业用工成本的不断增加与机械自动化产业的高速发展，大型电子制造企业对高精度与高产能的自动化机器需求在不断增加。例如填盘机、冲切机、贴片机等。因此在精度与效率方面的要求也越来越高，因此我们部门在之前老一代自动冲切机8130的基础上改良其四轴驱动与伺服控制。从而实现冲切一片3x3的电路板仅需36s，平均完整的一次冲切耗时仅在4s左右。本论文主要分析电气路的工作方式以及通过运动控制卡操控四轴运动，从而使得机器能实现各路电信号无异常、运动流程无异常。
机台正中工作区域由四个方向轴构成且分别由四个伺服电机执行其整个动作过程，该论文将会详细说明如何达到punch轴伺服电机转速为8000rad/min，X、Y、Z轴伺服电机转速为250000rad/min。8130所用的三菱系列的伺服电机，他的编码器采用了分辨率为131072脉冲/转的绝对位置的编码器。因此能够构成绝对位置系统，有更高精度控制的能力。
我司8130的目的就是实现电路板冲切制程的全自动运作，本论文也将略为分析从进料、冲切到最后出料的整个流程。
一、概述
（一）机器整体概述
机器外部架构以白色镀漆钣金件组装而成，左下方放置着油压泵，大电开关以及变压器相关的组件。正下方为气路调压阀，主电路以及IO卡安置区域。左下方排布着DC24V的直流电源，不间断供电的电源供应器（UPS）、工业用控制电脑（IPC）以及伺服驱动器。
机器正中央为工作区域，整个工作区域又由料片平台，工业相机与光源、放料区、冲压机构以及出料区构成。另在机器的正后方有模具夹持释放的控制按钮，以及废料区和排风机。设备整体的构造也可参照图1所示的鸟瞰图。
图1设备鸟瞰图
（二）动作流程概述
全自动印制电路板冲切机，顾名思义，其主要的工作就是做冲切电路板的运动，而电路板又分为FPC（软板）与PCB（硬板）。只要料片的长和宽不超过我们放料区的范围，无论是FPC或者是PCB都可以通过程式的设定从放料区通过上料抓手吸至冲切位置后模具进行多次冲孔。具体流程为相机辨识料片上的mark点，补偿完偏移量后模具下降到冲切位置进行冲孔，通过程式中设定需要冲孔的次数以及模具中安装的料片的数量来决定。料片在冲压位置完成冲孔流程之后载台移动至出料位置由下料手臂吸取料片至出料区。
二、电路图的构成
（一）气路部分元件组成详解
1．电磁阀型号介绍
电磁阀按照他的功能分成很多类，从结构原理上来分的话可分为两大类：
直动式电磁阀：此类电磁阀的工作原理是当进气与出气口没有压力差的时候，电路通电之后电磁线圈产生的电磁力将点此番内部运动组件（磁芯，阀杆、膜片密封件构成）从电磁阀座上升起，阀门打开开始通气，当断电之后凭借弹簧力将此运动组件再压回阀座上，阀门关闭。此为直动式常开电磁阀，还有一种直动式常闭电磁阀与其相异。
先导式电磁阀：该类电磁阀在通电之后，电磁力会先把先导孔打开，上腔室压力减小，因此在运动组件周围形成了上低下高的压力差，推动内部运动组件向上运动，阀门打开。断电后，先导孔关闭，因为压力差又会变成上高下低的状态，内部运动组件又会向下运动至底座，阀门关闭。
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