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基于欧姆龙NJ控制器的半自动芯片封装机

发布日期:2012-11-13   浏览次数:49708
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【摘   要】:1 引言 半导体制造技术接近突破摩尔定律的飞速发展,推动半导体产业分工在全球区域重新分配,半导体芯片封装测试流程业务外包已

3.3 NJ控制器概要
   欧姆龙NJ系列机器自动化控制器,是运动控制、逻辑控制、视觉控制三位一体Sysmac自动化平台的核心控制器。Sysmac自动化平台于2011年推出。欧姆龙NJ控制器家族涵括4-8轴的NJ3系列电子凸轮多轴运动控制系列;涵括最多64轴的NJ5系列电子凸轮多轴运动控制系列。欧姆龙NJ控制器简约概括:一个Sysmac NJ控制器。外加一个Sysmac Studio软件平台,等于欧姆龙自动化全面高性能机器自动化控制。
3.4 基于NJ系统的封装机架构配置
   (1)NJ501-1500 欧姆龙多功能一体化高性能控制系统;
   (2)R88D-KN50F-ECT 欧姆龙伺服电机;
   (3)R88D-KN20F-ECT 欧姆龙伺服电机;
   (4)R88M-K5K020C 欧姆龙AC伺服电机;
   (5)R88M-K2K020C 欧姆龙AC伺服电机;
   (6)NS15 欧姆龙HMI。
4 合模压力解决方案
4.1 技术挑战
   热熔型合模注射封装机整个设备控制关键点在于合模压力控制。合模压力控制难点在于:
   (1)控制压力高:最高控制压力需要达到110T。
   (2)要求精度高:控制精度要达到0.1T,精度达到千分之一。
   (3)控制速度快:整个合模过程要求在2.5秒,压力控制必须在2秒内完成。
   (4)负载变化:下模具和传动机构上百公斤,传动机构和立柱的润滑性能导致负载变化,润滑好的情况下负载低,润滑不好负载加大。
   自动封装机由伺服带动力臂传动下模上升,与固定的上模具产生压力。为了达到精确的压力控制,分析有三种备选解决方案:1.位置控制;2.转矩控制;3.增量式PID控制伺服逼近压力。
4.2位置控制
   因为上模具固定,设想伺服电机上升的固定的位置会产生相同压力,把压力控制转换为伺服的绝对位置控制。但是模具安装的随机性,磨具温度导致模具膨胀的不确定性,生产中磨具磨损,原点位置偏移等诸多因素影响,在相同位置产生的压力有很大的偏差。
4.3转矩控制
   转矩控制是实现压力控制常用的方法,效果显著。但转矩控制弊端在本案中有以下几点困难:
   (1)转矩控制重复精度不高±2%,相同转矩产生不同压力;
   (2)现场设备润滑性能改变,导致相同转矩产生不同压力;
   (3)如果使用PID控制转矩,需要位置型PID,需要自己编写(NJ控制器内自带的PID是增量型的)
   (4)即使自己编写了位置型PID,现场伺服电机在实现压力控制是容易产生过载(电机偏小),要达到目标压力,伺服瞬间转矩可能达到200%以上;
   (5)现场采用力臂机构传动,导致负载非线性,在40-50T左右会出现一个较大转矩,之后又会降下来。
综上所述,转矩实现压力控制存在难度。
 
 
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