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紙箱生成的一般工藝流程為:紙板生產→前緣送紙→印刷→壓線開槽→粘箱或釘箱成型→打包,從其工藝流程上可以看出開槽箱的流程較簡單,易于實現高效率;但是現在多數把這些流程分開來做,沒有形成一條完整的流水生產線,限制了企業的生產能力,尤其在送紙印刷完畢以后到開槽部分,流程的斷開導致需要人工手動重新進行送紙、開槽,一張大規格的紙板長度為3m,需要4人完成送紙,造成了極大的人員浪費。
 

  本臺設備為全自動印刷開槽,即前緣送紙→自動印刷→印刷完畢后送出,信號1檢測→伺服同步送紙→信號2檢測→伺服定位到開槽點→開槽→返回前緣送紙印刷;整套設備使用臺達DOPB07S415觸摸屏4臺、DVP48EH2主機2臺、DVP32EH2主機2臺、A2 7.5kW伺服2臺、B系列7.5kW變頻器4臺、DOPB07觸摸屏4臺。本套設備可以同時完成兩組開槽,每組共有8組刀,可以根據設定槽距自行計算調整刀具。設備正常運行可以達到120m/min,每分鐘近40張的速度遠遠超出人工送紙開槽的速度。
 
  本系統采用A2伺服的凸輪功能,及時追蹤送紙速度并精確定位開槽位置,本文著重闡述了印刷完畢后到開槽部分的自動控制。
2 控制系統設計
系統控制簡圖見圖1.
  
                                                       圖1 開槽機控制示意圖
 
                                                         圖2 系統控制框圖
 
   高速自動印刷開槽設備是典型的電子凸輪的應用,要求在同步區類從動軸的線速度一定要等于主軸軸的線速度,這樣才能夠把紙板非常的平順的送給開槽部。此處利用A2伺服內建的電子凸輪功能完成此工藝的實現,通過主軸編碼器作為命令來源控制從軸A2伺服,出紙處上裝有I點光電信號,做為初始位置調整,并且啟動從動軸的電子凸輪,通過觸摸屏對A2伺服的參數設置及PLC完成設備必要的的邏輯控制,高速自動印刷開槽設備的設計主要分為3部分:
 
(1)印刷出料檢測
印刷出料輥使用臺達B系列變頻器帶動普通電機,電機軸外加編碼器,出料輥每轉一圈,編碼器輸出2500個脈沖;電機轉速跟隨前沿送紙速度,勻速將已經印刷完畢紙箱送入開槽設備處。通過1#光電傳感器檢測送紙情況,檢測到進料后,啟動開槽伺服,啟動電子凸輪,使兩臺開槽伺服速度與印刷出料同步。
 
(2)開槽進紙檢測
通過2#光電傳感器檢測開槽機進紙情況,檢測進料后,伺服再定位到開槽位置,重復定位精度1mm
 
(3)兩軸同步
1#開槽伺服與2#開槽伺服為同步工作,1#伺服接收印刷出料電機編碼器的脈沖后,使用Bypass方式輸出給2#伺服,達到雙軸同動效果。

 

3 伺服控制系統設定
 
(1)軟件版本ASDA_Soft V4.05.01,第一步使用USB連接線將計算機與伺服控制器相連,進行通訊設定,選擇On-Line,本設備使用的400V A2系列伺服,偵測完畢后確定進入系統。
                                                                                                                                                圖3 ASDA_Soft設置界面
 
(2)伺服工作模式為PR模式,需要在參數編輯器中設定伺服的工作模式、電子齒輪比等參數。
圖4 參數編輯器界面
(3)電子凸輪設定
1#光電傳感器上升沿觸發后凸輪軸電子凸輪嚙合啟動,為了保證在要求的范圍內能夠把紙板送到主動軸,則把紙板前進的距離分割為兩斷,在1段為加速凸輪軸使得凸輪軸的速度從V0(V0=0)達到V(主動軸的速度)進而做到和主動軸同步把紙板送進主動軸。在1段控制凸輪軸加速,凸輪軸送紙板加速前進量較小,2段為控制控制凸輪等速區。當2#光電傳感器上升沿觸發后完成電子凸輪脫離,同時啟動Pr定位到開槽位置。
 
凸輪軸為同步帶傳動,通過P1-44 及P1-45的分別設置為128、10,主動編碼器為2500線AB差動輸入,則主動軸每旋轉一周給出10000個脈波(四倍頻后):根據A2PC軟件提供的速度建表功能,規劃好加速區、等速區、減速區及停止區的比例,可以得到圖5的凸輪曲線。
圖5 凸輪曲線
 
曲線建立完畢后,通過P5-88選擇不同方式來啟動電子凸輪,電子凸輪啟動后自動做周期性運動。通過PC軟件來設置電子凸輪的啟動(見圖6),選擇命令來源為Pulse Cmd,嚙合時機為DI-CAMON,脫離時機為MASTER軸超出設定的位移ECRD(增量)P5-89脫離回到停止狀態。
圖6 電子凸輪的啟動設置
 
當2#光電傳感器上升沿觸發后凸輪脫離,同時接著觸發Pr完成定位控制,為確保光電觸發的可靠及快速性,2#光電傳感器接在伺服DI7,DI7為A2伺服的CAPTURE,CAPTURE 內定觸發點,不需要設定緩存器,當CAPTURE 功能啟動時自動生效,不需ON/OFF操作的點,不做實際配線。
 
圖7 路徑型式設置界面
 
通過PC軟件監控馬達的速度線,可以看出從動軸與主動軸的追隨特性非常的好,即速度命令曲線與馬達即時速度曲線處于完全重疊的狀態,見下圖8,重復定位精度達到1mm
圖8 速度命令曲線與即時速度曲線
  • 產品名稱: 臺達A2系列伺服在全自動紙箱開槽機上的應用
  • 上架時間: 2019-07-02

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