歐姆龍自動(dòng)化中國有限公司FAE中心行業(yè)應(yīng)用技術(shù)部 王琦 楊偉

1引言

瓦楞紙是由掛面紙和通過瓦楞棍加工而形成的波形的瓦楞紙粘合而成的板狀物，一般分為單瓦楞紙板和雙瓦楞紙板兩類。瓦楞紙板經(jīng)過模切、壓痕、釘箱或粘箱制成瓦楞紙箱。瓦楞紙箱是一種應(yīng)用最廣的包裝制品，用量一直是各種包裝制品之首。包括鈣塑瓦楞紙箱。

瓦楞紙板自動(dòng)生產(chǎn)線、印刷工序、后加工及成型工序；目前印刷工作已基本實(shí)現(xiàn)印刷、開槽、模切、粘箱、包裝一次成型自動(dòng)化作業(yè)。本項(xiàng)目設(shè)備是瓦楞紙箱生產(chǎn)線的后半段工藝，主要工藝分為送紙、印刷、開槽和模切4個(gè)部分。以歐姆龍新一代機(jī)器控制器NJ為核心組成的控制系統(tǒng)，通過伺服和變頻器進(jìn)行控制和糾偏，很好地滿足了系統(tǒng)的要求。

2設(shè)備簡介

瓦楞紙印刷機(jī)瓦楞紙箱生產(chǎn)線的后半段工藝，生產(chǎn)的原材料為瓦楞紙板，主要工藝分為送紙、印刷、開槽和模切4個(gè)部分，其工藝流程圖如圖1所示。其中送紙通過伺服控制，印刷和開槽通過變頻器控制，而模切則是依靠變頻器驅(qū)動(dòng)、并且由伺服進(jìn)行糾偏。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)以歐姆龍新一代機(jī)器控制器NJ系列為核心，系統(tǒng)硬件配置如附表所示。

附表 瓦楞紙印刷機(jī)控制系統(tǒng)硬件配置

4系統(tǒng)調(diào)試

4.1送紙

該設(shè)備的主機(jī)是由變頻器控制的，在送紙軸將紙板送入主機(jī)輥內(nèi)時(shí)，要保證主機(jī)與送紙軸線速度一致，類似于一個(gè)飛剪的動(dòng)作。送紙軸的形狀如圖2所示，通過逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，將紙板送入。由于考慮到要實(shí)現(xiàn)類似飛剪的動(dòng)作，所以采用了電子凸輪的方式。

由于考慮到要實(shí)現(xiàn)類似飛剪的動(dòng)作，所以采用了電子凸輪的方式。凸輪表的輪廓如圖3所示。

在這個(gè)電子凸輪中，主軸為編碼器軸（現(xiàn)場實(shí)際用一個(gè)100W的伺服代替），從軸則為送紙軸。編碼器與主機(jī)同軸，而主機(jī)由變頻器驅(qū)動(dòng)的。

這種做編碼器跟隨的課題，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“滯后性”問題。滯后性產(chǎn)生的原因在于，編碼器讀到主機(jī)當(dāng)前的位置以后，要經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理等過程才會(huì)最終被從軸所執(zhí)行，而當(dāng)主機(jī)運(yùn)行速度較快時(shí)，這種滯后性會(huì)愈發(fā)嚴(yán)重。

按照產(chǎn)品工藝的要求，無論生產(chǎn)速度快慢與否，都要保證印刷位置不變，這其實(shí)就是要求滯后的程度不變。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，我們對(duì)凸輪表進(jìn)行了補(bǔ)償，補(bǔ)償?shù)拇笮「鶕?jù)主機(jī)速度快慢而定。

“補(bǔ)償”的方法：前期使用過NJ的“MC_Phasing”指令，來對(duì)凸輪表進(jìn)行相位變換，但由于對(duì)該指令應(yīng)用熟練程度不足，加之客戶要求對(duì)送紙軸進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，而不是每張補(bǔ)償一次，一時(shí)難以實(shí)現(xiàn)，最終放棄了這種做法。（實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)哪康氖窃谥鳈C(jī)加速過程中，也能保證位置不偏移）。經(jīng)過討論，后面確定使用“實(shí)時(shí)修改凸輪表的值”的方式來實(shí)現(xiàn)，即每個(gè)掃描周期都根據(jù)主機(jī)的速度反饋進(jìn)行補(bǔ)償。

4.2模切

膠輥和模板是兩個(gè)直徑不同的輥?zhàn)?，都由客戶主機(jī)通過齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，見圖4。

這里需要用到一個(gè)伺服軸，它的主要作用是對(duì)膠輥進(jìn)行速度的修正。

對(duì)膠輥進(jìn)行速度修正的原因有二：一是膠輥與模板直徑，無論是直徑，還是減速比都不同，所以線速度也不相同。二是如果客戶模板的尺寸不準(zhǔn)確，可能需要調(diào)整膠輥的速度，以達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

從機(jī)械角度來看，客戶采用了一種叫做“諧波差速補(bǔ)償”的方式。根據(jù)客戶提供的諧波補(bǔ)償器的計(jì)算公式，可以得到伺服應(yīng)該達(dá)到的目標(biāo)速度。

5結(jié)束語

目前，設(shè)備已在客戶現(xiàn)場正常運(yùn)行，實(shí)踐證明該系統(tǒng)可以確保按照產(chǎn)品工藝的要求，無論生產(chǎn)速度快慢與否，都要保證印刷位置不變，滿足了客戶的生產(chǎn)需求。