高速切割机共包含以下部分机构,分述如下:
(1)机架 机架由角钢框架及不锈钢台面组成,并设置脚轮便于移动,当设备到位后可将支脚调低作为稳定支撑。 (2)測量機構 安装于皂條出來部分,如圖所示A,同軸聯接一2500線的A/B相的差分編碼器,測量皂條的出條速度,及長度。是电子凸轮运动中的主轴。 (3)切刀机构 主要由台达B系列2000W伺服电机、傳動機構组成,是电子凸轮运动中的從轴。 (4)皮帶傳動 包括台达B系列750變頻电机、傳動皮帶等,要求皮帶速度跟蹤出條速度,同步升降速。 (5)电气控制 包含电气控制箱、触摸屏操作盒。采用DVP-20PM00D运动控制器作为控制核心,触摸屏作为人机交换,伺服电机作为执行机构,实现肥皂切割的精确控制。2、设备工艺流程 啟動切刀回原点→選擇模式(定長或套花定位)→設定參數→跟隨啟動→循环生产 3、电气系统配置
电气控制主要包括切刀、皮帶速度动作控制部分。具体配置如下:
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">运动控制器
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">台达DVP-20PM00D
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">編碼器
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">台达EH3-25LG8845
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">触摸屏
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">台达DOP-A57BSTD
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">伺服电机及驱动器
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">台达ECMA-C30602ES、ASD-B0221-A
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">變頻电机及驱动器
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">台达ASDB
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">接近開關1
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">接近開關2
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 150%">
本方案高速切割机的飛剪功能在于20PM电子凸轮的应用,如下图所示,在刀辊的周长上被划分为同步区域和非同步区域,设置了加速位置,同步起始位置、切割位置、同步结束位置、参考点位置,这些都是根据线速度V和裁减长度L、壓花辊周长C等由PM计算的结果,在20PM內生成CAM曲線,测量的高速编码器信號直接接入到PM的编码器輸入,不作運算,直接按PM內的寄存器數據軌跡走,因此系统的响应速度非常快。因此保证了切割速度同步,切割長度的精度。
2、电子凸轮的实现方式 (1)获取主轴位置;获取主轴位置有多种方法:一是采用虚拟轴,计算简单准确;二是从主轴编码器或伺服脉冲获取,将主轴编码器信号进行处理;三是从测量编码器获取。获得编码器信号之后,将其换算成主轴位置。這個飛剪系統采用的是第三種方案。
由編碼器脉冲获取主轴位置 (2)实现主从轴的啮合 实际上是定义主从轴之间的关系(称之为cam table)。cam table有两种方法表述:一是采用X、Y的点对点关系;二是采用两者的函数关系。cam table的获取也有多种途径:根据实际工作中测量到的点与点之间的对应关系,根据主从轴的标准函数关系。cam table可以定义多个cam曲线。关系确定和实现后,根据主轴的位置,就能得到从轴的位置。在20PM控制器內,CAM曲線既可通過手動編程時生成也可通過程序自動生成。本系統通過程序自動生成。 3、台达20PM运动控制器电子凸轮功能介绍 台达20PM运动控制器除了实现直线/圆弧插补以及定位功能之外,内嵌了电子凸轮功能,使其可以应用在多种运动控制场合。20PM为2轴运动控制器,具有2路500KHz的输入与输出,在电子凸轮功能中定义X轴为从轴,編碼器輸入轴为主轴,当定义好cam table后,从轴依据定义的曲线跟随主轴运动。台达DVP-20PM00D是一款专用运动控制型PLC,采用高速双CPU结构形式,利用独立CPU处理运动控制算法,可以很好地实现各种运动轨迹控制、逻辑动作控制,直线/圆弧插补控制等,在高速肥皂切割机中正是利用了20PM运动控制器的电子凸轮功能很好的解决了上述高速切割时出现的不垂直、不等長等问题。
运动控制器DVP-20PM00D
下图是电子凸轮设定的软件界面。
在软件中我们可以清楚地利用图形方式设定、修改电子凸轮曲线。当我们点击进入资料表单设定按钮时会弹出下面的区段设置表。使用者需先设定Start Ang, End Ang, Stroke以及透过下拉式选单选取CAM curve(具有连续、正弦、匀加速等6种曲线,并可加入其他标准曲线和自定义曲线),在设定完成后按下Setting completed按钮, 即可在主画面绘制位移, 速度, 加速度坐标图。
下图是以高速肥皂切割机为例的电子凸轮曲线图,采用程序自動生成,以下是自動生成CAM表的相關參數。
D0=k10000 _ 建立飛剪CAM data
D101..D100 _ 整數格式主軸長度,
D103..D102 _ 整數格式從軸長度
D105..D104 _ 整數格式從軸同步長度
D107..D106 _ 浮點格式從軸同步倍率
D109..D108 _ 浮點格式從軸最高倍率限制
D110 _ 曲線選擇(0 const speed,1 const Acc,2 SingleHypot,3 Cycloid)
D111 結果(0 ok, 1 條件無法滿足, 2 CAM長度不足)
生成 曲線后剩下的只是循環跟隨了