臺(tái)達(dá) A2伺服系統(tǒng)在模切印刷送紙部的應(yīng)用方案
模切機(jī)是利用鋼刀、五金模具、鋼線 或是鋼板雕刻成的模版 , 通過壓印版施加一定的壓力 , 將印品或紙板軋切成一定的形狀的設(shè)備。本文闡述了臺(tái)達(dá)集高階伺服特性與簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)控制為一體的智能
A2伺服系統(tǒng)在模切設(shè)備上如何實(shí)現(xiàn)控制、凸輪曲線的構(gòu)建及相關(guān)參數(shù)的設(shè)定。
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(yáng)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 , 不存在相位落后等問題 , 要求同步性高 , 為了保證兩軸之間沒有相位落后 , 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(tái)達(dá)A2伺服系統(tǒng)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 。
系統(tǒng)要求
主動(dòng)軸為大滾筒 , 一對(duì)大滾筒有機(jī)械結(jié)構(gòu)完成聯(lián)動(dòng) , 對(duì)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(duì)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 之內(nèi) , 在此對(duì)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)物如圖 所示 。
紙板放在送模軸的載物臺(tái)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 所示 。
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伺服系統(tǒng)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伺服系統(tǒng) , 主動(dòng)軸上裝有I點(diǎn)信號(hào) , 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伺服系統(tǒng)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(jiǎn)單對(duì)A2伺服系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置及PLC完成簡(jiǎn)單的輔助邏輯控制 , 控制結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。
系統(tǒng)控制模擬圖如圖4 所示 , 光電在 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(zhǎng)度的設(shè)置 (P5-P7) 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(huì)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L(zhǎng)2 。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 。
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）=281.969mm 。
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, 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 最長(zhǎng)長(zhǎng)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）=3600mm， 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。
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。
結(jié)束語(yǔ)
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(jiǎn)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(tái)達(dá)智能性的A2伺服系統(tǒng)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(píng)。
