伺服驱动系统在电脑横切机上的应用

一、 引言

随着包装行业的迅猛发展，瓦楞纸板生产线的生产效率逐年提高，主要体现在瓦楞纸板生产线后端的电脑横切机速度的大幅提高。电脑横切机的控制部分需满足精准的裁切长度的同时还要满足很高的裁切速度。其难点在于纸板处于高速运动状态，切刀的动态控制需极高的运算速度和极高的跟踪性能。变频器的控制无法达到高的裁切速度（40M/min—80M/min），裁切误差也随速度的提高而越来越大，PLC对脉冲的反馈速度也无法满足裁切精度的要求。运动控制卡加进口伺服系统的控制方式是完全可以满足精度和速度的双向要求，速度可达到200M/min—300M/min，还是有价格昂贵，供货时间长等不足之处。本文着重介绍的将运动控制卡集成在伺服驱动器之内的BWS品牌伺服驱动器在横切系统中的应用。



图1：电脑螺旋刀横切机控制简图

二、 系统组成

下图为电脑螺旋刀横切机控制简图。此系统实现旋转式同步动态裁切，上下两组裁切轮刀同时被伺服马达带动，各依箭头所示方向相对旋转。轮刀之上的刀刃必须作精密的调整，当上轮刀之刀刃旋转至正下方时，下刀刃恰好转至正上方，才能执行正确的裁切。每次裁切刀轮旋转一圈，便自动将材料切断一次；马达只要在相同方向连续运转，轮刀便能连续裁切。

系统组成及其功能介绍：

1、旋转式同步飞剪控制驱动系统（BWS-BBR）：

接受PLC及HMI输入的运转命令及长度设定

侦测量测轮编码器传回之脉冲，得知进料速度及进料长度。

控制伺服马达之运转速度及同步定位动作

2、人机界面（HMI）：

接受设定资料及显示运转状态

3、PLC：

处理基本之接口、互锁、连动信号

4、永磁同步伺服马达 或 感应式伺服马达：

将马达动力传送至上下裁切刀轮

5、轮刀：

上下镜射、各带刀刃的一组回转机构

6、送料检测编码器：

直接紧密的接触待切材料，靠材料之横移而带动编码器产生脉冲信号

三、工作原理

电脑横切机切纸板时，切刀运行的速度曲线因裁切长度的不同而不同，大体分三种情况：裁切长度大于两倍切刀圆周长、裁切长度大于切刀圆周长且小于两倍切刀圆周长、裁切长度小于切刀圆周长。

第一种情况：裁切长度大于两倍切刀圆周长


图2: 裁切长度大于两倍切刀圆周长的运转曲线