安迪ADSD-S 伺服驱动器在弹簧机上应用

1．引言
近年来，随着电机永磁材料和同步电机控制技术的发展，伺服以其响应快、精度高的运
动控制性能逐渐广泛应用于机床、包装、纺织、线材加工、电子制造等行业。得益于伺服技
术的广泛应用，弹簧制造机械（以下简称弹簧机）由过去采用纯机械结构改造为电气伺服结
构，改造后其生产速度得到极大提高，制造出来的弹簧性能参数得到较大改善，且设备安装
维护极为方便，也避免了因机械部件的长期磨损造成的产品性能下降。
本文介绍了安迪 ADSD-S 伺服驱动器生产锥形弹簧（电池弹簧）工艺例，详述了安迪
ADSD-S 伺服驱动器在弹簧制造机上的使用方法，说明了安迪 ADSD-S 伺服驱动器优良的
控制性能能完全满足弹簧制造工艺上精确、快速、稳定、可靠的要求。
2．弹簧机结构和弹簧成形工艺过程
弹簧机由操作显示器、控制器、伺服驱动器和伺服电机、机械结构部件（如齿轮、凸轮、
刀具、压轮等）四部分组成，正面外观图如图1 所示。控制器提供编程界面以让用户根据所
需要生产的弹簧要求设置工艺过程参数，再根据这些工艺过程参数向伺服驱动器发出运动控
制指令，伺服电机在伺服驱动器的控制驱动下带动负载完成符合用户要求的工艺过程。

图1 弹簧机设备外观图

弹簧是在伺服驱动和机械部件的共同作用下成形的，主要机械部件图如图2 所示，电气部
分由凸轮轴、送线轴、卷芯轴三部分组成，凸轮轴负责切断刀具的移动，送线轴负责弹簧钢
丝的移动。

图2 弹簧成形工艺机械部件图

弹簧成形工艺示意框图如图3 所示，基本过程描述如下：运行前凸轮轴先归零，凸轮轴在机
械凸轮的作用下带动刀具提刀，凸轮轴在单步设置的起始角度至结束角度这段时间内，送线
轴根据设置的单步送线值送线，弹簧钢丝在送线压轮的挤压和其中一刀具顶端细沟槽的导引
及另一刀具顶端斜披面导引的共同作用下，钢丝向前卷曲成形，送线长度达到设定值后凸轮
轴在机械凸轮的作用下带动刀具落刀切断钢丝便生产出了一个弹簧，接着再进行下一个循环
工作周期，这样电池弹簧便一个接一个生产出来。
工艺要求：批量生产时，弹簧长度误差≤0.1mm，弹簧间距误差≤0.05mm，且能连续生产，
中途不能出现钢丝脱槽或切碎弹簧。这就对伺服的定位精度，响应时间有较高的要求，同时
也要求送线轴伺服启停要迅速，停止时不能有抖动。

图3 弹簧成形工艺示意框图
3. 选型及调试过程
加工一个工件，切刀轴转速在500r/min 左右;送线轴每转送线长度为144mm，要达到
150m/min 的送线速度，要求送线轴电机转速为1042r/min。
按需选择设备：ADSD-S23-1.5K 2 台及2 台配套电机，分别用作凸轮轴和送线轴。
从弹簧成形工艺过程看，生产出来的弹簧参数，如弹簧长度、节距等，不仅与伺服控制
性能密切相关，还与程序参数和刀具深度是有关，调试好刀具和设置好参数后，重点进行了
针对设备中伺服控制性能的调试。
设置的伺服驱动器主要参数如下：
凸轮轴伺服驱动器：
参数代码 参数名称 参数值
B01 控制方式 2（外部位置）
B00 脉冲方式 1（脉冲+方向）
B02 电子齿轮比分子 1
B03 电子齿轮比分母 3
B10 位置比例增益 50
B36 速度比例增益 180
B37 速度积分常数 惯量小时33 惯量大时100
送线轴伺服驱动器：
参数代码 参数名称 参数值
B01 控制方式 2（外部位置）
B00 脉冲方式 1（脉冲+方向）
B02 电子齿轮比分子 1
B03 电子齿轮比分母 5
B10 位置比例增益 40
B36 速度比例增益 180
B37 速度积分常数 惯量小时33 惯量大时100
B12 位置增益变动率 10
B22 增益切换条件 3
B11 位置前馈比例增益 10
4. 结语
安迪 ADSD-S23-1.5K 伺服驱动器及配套电机应用于弹簧机上，设备所生产出来的弹簧完全
符合要求。