時(shí)間:2011-07-15 09:32:42來源:xuliyuan
模切設(shè)備主要用于一些非金屬材料如包裝紙板、不干膠等等的模切(全斷、半斷)、壓痕和燙金作業(yè)、貼合、自動(dòng)排廢,是印后包裝加工成型的重要設(shè)備。模切設(shè)備有可以分成好幾種,根據(jù)不同實(shí)現(xiàn)工藝又可以分成模切機(jī)、壓痕機(jī)、燙金機(jī)、粘合機(jī)、排廢機(jī)等等,其工藝特性分別是:將整個(gè)印品壓切成單個(gè)圖形產(chǎn)品稱作模切;利用鋼線在印品上壓出痕跡或者留下彎折的槽痕稱作壓痕;利用陰陽兩塊模板,通過給模具加熱到一定溫度,在印品表面燙印出具有立體效果的圖案或字體稱為燙金;用一種基材復(fù)在另一種基材上稱為貼合;排除除正品以外其余的部分稱為排廢。
而本文主要論述了模切設(shè)備中的模切機(jī),模切機(jī)要求送模軸與模切軸追隨性好,不存在相位路后等問題,要求同步性高,為了保證兩軸之間沒有相位路后,傳統(tǒng)的模切設(shè)備都以機(jī)械為主,部分則是采用高端的運(yùn)動(dòng)控制器。而臺達(dá)A2伺服在同步追隨領(lǐng)域有著卓越的表現(xiàn),客戶認(rèn)可度高,追隨特性好,這也是能夠達(dá)成模切控制的關(guān)鍵所在。
1系統(tǒng)要求
主動(dòng)軸為大滾筒,一對大滾筒有機(jī)械結(jié)構(gòu)完成聯(lián)動(dòng),對凸輪軸(送模軸)送進(jìn)來的紙板進(jìn)行傳遞給裝有印模刀具的滾輪在此叫印模滾輪(模切軸),模切軸與主動(dòng)軸也是有機(jī)械完成聯(lián)動(dòng),在此定義的主動(dòng)軸是根據(jù)主軸編碼的反饋來決定,即主軸編碼器安裝的位置決定的,如果安裝在模切軸即模切軸為主動(dòng)軸。在此對凸輪軸送紙板的要求非常高的,要求送給主動(dòng)軸的紙板位置及速度要與主動(dòng)軸完全同步,保證經(jīng)過印模出來的紙板位置誤差在1mm之內(nèi),在此對凸輪曲線的規(guī)劃及馬達(dá)相關(guān)參數(shù)的設(shè)置非常重要,具體實(shí)物圖如圖1所示。
圖1具體實(shí)物圖
紙板放在送模軸的載物臺上,根據(jù)模切的軸的位置來決定送模的時(shí)間及位置,由于主動(dòng)軸和模切軸之間是機(jī)械聯(lián)動(dòng)的,完全可以保證主動(dòng)軸與模切軸為固定的轉(zhuǎn)速比例關(guān)系。通過送模軸后紙板先進(jìn)入主動(dòng)軸后再傳遞到模切軸,在經(jīng)過壓模刀后,紙板成型,產(chǎn)品效果如圖2所示。
圖2產(chǎn)品效果圖
2控制實(shí)現(xiàn)
模切機(jī)是典型的追切領(lǐng)域的應(yīng)用,要求在同步區(qū)類從動(dòng)軸的線速度一定要等于主軸的線速度,這樣才能夠把紙板非常平順地送給主動(dòng)軸。此處可以利用A2伺服內(nèi)建的電子凸輪功能完成此工藝的實(shí)現(xiàn),通過主軸編碼器作為命令來源控制從軸A2伺服,主動(dòng)軸上裝有I點(diǎn)信號,作為初始位置調(diào)整,并且啟動(dòng)從動(dòng)軸的電子凸輪,確保模切位置的準(zhǔn)確性,通過A2伺服內(nèi)建的回原點(diǎn)功能來完成從動(dòng)軸的初始位置的調(diào)整,通過觸摸屏來簡單對A2伺服的參數(shù)設(shè)置及PLC完成簡單的輔助邏輯控制,控制結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。
圖3控制結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)控制模擬圖如圖4所示,光電在A處上升沿觸發(fā),啟動(dòng)電子凸輪,根據(jù)電子凸輪嚙合前命令長度的設(shè)置(P5-87)做模切軸位置偏移量(由于不同的印模刀具安裝在滾筒的位置可能會不一樣,此偏移量可以通過觸摸來修改),設(shè)置偏移量為弧AB,達(dá)到B點(diǎn)凸輪軸電子凸輪嚙合啟動(dòng),為了保證在要求的范圍內(nèi)能把紙板送到主動(dòng)軸,則把紙板前進(jìn)的距離分割為L=L1+L2,在弧BC段加速凸輪軸使得凸輪軸的速度從V0(V0=0)達(dá)到V(主動(dòng)軸的速度),進(jìn)而做到和主動(dòng)軸同步把紙板送進(jìn)主動(dòng)軸。主動(dòng)軸在弧BC段控制凸輪軸加速,凸輪軸送紙板加速前進(jìn)量為L2;在弧CD段控制控制凸輪等速區(qū),凸輪軸送紙板等速前進(jìn)量為L1。當(dāng)主動(dòng)軸離開D點(diǎn)的時(shí)候,根據(jù)電子凸輪脫離時(shí)機(jī)(P5-89)的設(shè)定,完成電子凸輪脫離,凸輪軸停止送料,并且通過P5-92進(jìn)行周期性前置。
圖4系統(tǒng)控制模擬圖
凸輪軸為同步帶傳動(dòng),凸輪馬達(dá)旋轉(zhuǎn)一周時(shí),根據(jù)角速度及線速度的關(guān)系,紙板前進(jìn)的距離為:102(凸輪軸滾輪直徑)×π×22/25(減速比)=281.99mm。
主動(dòng)軸為大滾筒,滾筒直徑為145.71mm,主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)一周前進(jìn)的距離為:145.71(主軸直徑)×π=457.762536mm。通過P1-44及P1-45分別設(shè)置為1280000,28199則凸輪旋轉(zhuǎn)一周為28199PUU,凸輪軸每前進(jìn)1mm為100PUU。主動(dòng)編碼器為2500線AB差動(dòng)輸入,則主動(dòng)軸每旋轉(zhuǎn)一周給出10000個(gè)脈波(四倍頻后):主動(dòng)軸每1mm所需要的脈沖數(shù):10000/145.71(主動(dòng)軸直徑)×π=21.84543899619600。
假定L最長長度為300mm,則凸輪軸的導(dǎo)程為:300×100=30000PUU,需要預(yù)留足夠的加減速時(shí)間則主軸導(dǎo)程為300×(1+0.2)=360mm,則主軸為:21.84543899619600×360=7864.35803863056個(gè)主軸脈沖。
根據(jù)A2PC軟件提供的速度建表功能,設(shè)置主軸導(dǎo)成即P5-84為7864,從軸的導(dǎo)導(dǎo)程為30000PUU,規(guī)劃好加速區(qū)、等速區(qū)、減速區(qū)及停止區(qū)的比例,可以得到如圖5所示的凸輪曲線。
圖5凸輪曲線示意圖
曲線建立完畢后,通過P5-88選擇不同方式來啟動(dòng)電子凸輪,電子凸輪啟動(dòng)后自動(dòng)做周期性運(yùn)動(dòng)。如圖6所示,通過PC軟件來設(shè)置電子凸輪的啟動(dòng),選擇命令來源為PulseCmd,嚙合時(shí)機(jī)為DI-CAMON,脫離時(shí)機(jī)為MASTER軸超出設(shè)定的位移ECRD(增量)P5-89:7864及脫離回到前置狀態(tài),前置量為P5-92:12136(模切軸轉(zhuǎn)一圈編碼器轉(zhuǎn)兩圈即20000-7864=12136為前置等待的值)。當(dāng)電子凸輪啟動(dòng)后,從動(dòng)軸接PR05做從動(dòng)軸初始位置調(diào)整。
圖6通過PC軟件設(shè)置電子凸輪的啟動(dòng)
通過PC軟件監(jiān)控馬達(dá)的速度線,可以看出從動(dòng)軸與主動(dòng)軸的追隨特性非常好,即速度命令曲線與馬達(dá)即時(shí)速度曲線處于完全重疊的狀態(tài),如圖7所示。
圖7PC軟件監(jiān)控馬達(dá)的速度線
3總結(jié)
電子凸輪最主要的應(yīng)用目的是取代傳統(tǒng)的機(jī)械凸輪,實(shí)現(xiàn)機(jī)械簡單化、控制方便化,而目前大多數(shù)模切機(jī)都是使用復(fù)雜而笨重的機(jī)械齒輪做同步控制,機(jī)械成本高,在此臺達(dá)智能性的A2伺服憑借其高速的處理速度,在做主從同步追隨完全可以做到無軸傳動(dòng),主從之間沒有相位的落后,給客戶提供一個(gè)智能化的解決方案,深受客戶的好評。
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