1.前言
模切設(shè)備主要用于一些非金屬材料如包裝紙板、不干膠等的模切(全斷、半斷)、壓痕和燙金作業(yè)、貼合、自動排廢等,是印后包裝加工成型的重要設(shè)備。模切設(shè)備根據(jù)不同工藝又可以分成模切機、壓痕機、燙金機、粘合機、排廢機等。模切機是利用鋼刀、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形狀的設(shè)備。圖1為模切機外形圖。
2.工藝要求
模切的工藝特性是:將整個印品壓切成單個圖形產(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。
模切機控制難點主要有兩點:一是要求送模軸與模切軸追隨性好,不能存在相位路后等問題;二是要保證送模軸(送模軸有兩個,一為間歇送紙,一為連續(xù)送紙)主軸之間沒有相位路后。傳統(tǒng)的模切設(shè)備是以機械為主,弊端是模切不同尺寸的托盤時,需要更換機械凸輪和機械齒輪。而臺達(dá)20PM運動控制器具有電子凸輪與電子齒輪功能,可以完全勝任模切控制的要點。
如圖2所示, 4為模切,主動軸為編碼器安裝在模切軸上,由變頻器帶動機械凸輪結(jié)構(gòu)完成模切塊的開合,對間歇送模軸送進(jìn)來的紙板進(jìn)行模切,要求必須在模切快打開時,間歇軸快速精確送出一定長度的紙板。連續(xù)送紙是放紙1機構(gòu)為被動的電磁離合器控制張力,必須連續(xù)送紙才能保證拉動放紙機構(gòu),控制要點是要求必須在模切打開時開始送設(shè)定長度的紙,在閉合沖上之前要精確到位。連續(xù)送紙要求主要是主軸模切軸走一周期,勻速送出設(shè)定長度的紙。
3.控制實現(xiàn)
如圖3所示,控制模式主要可以分為兩種,一種是電子凸輪模式控制輸出X軸,另外一種為高速電子齒輪模式控制輸出Y軸,兩種模式都是以模切軸的編碼器作為主軸信號。
3.1電子凸輪模式控制
光電在上升沿處觸發(fā)啟動電子凸輪,根據(jù)編碼器(為主動軸安裝在模切軸后),由變頻器帶動機械凸輪結(jié)構(gòu)完成模切塊的開合對間歇送模軸伺服進(jìn)行控制,要求必須在模切塊打開時,間歇軸快速精確送一定長的紙板;模切塊關(guān)閉時,精確送到位置停止,便于主軸模切。在這是對間歇式伺服的控制要求。
圖4中顯示的位置速度及加速度,可以看出均具有柔和的加減速。這在該行業(yè)是必須具有的,因為本身間隙送紙要求高度啟停,如果加速曲線不平滑柔和的話,會對機械沖擊很大,速度提不高造成伺服報警。
間歇軸凸輪數(shù)據(jù)規(guī)劃設(shè)置如圖5所示。用設(shè)置長度除以間歇送紙輥周長得到D444,為主軸轉(zhuǎn)一圈從軸需要送的圈數(shù),再用送的圈數(shù)D444與從軸(間歇軸)走一圈的脈沖數(shù)7500相乘,得到最終需要走的脈沖數(shù)??蛻糁鬏S編碼器一周走2000個脈沖,間隙輥直徑為100mm,假設(shè)模切需要每次間歇送紙147mm,根據(jù)上述計算從軸伺服需要一個周期發(fā)出3509個脈沖。由于必須在模切塊關(guān)閉之前精確送到位置停止才能便于主軸模切,所以圖5中定義在主軸在2000個脈沖中間1000個脈沖位置,間歇送紙到位,把主軸凸輪從軸數(shù)據(jù)按照格式寫入D1550---D1568。再把對應(yīng)數(shù)據(jù)寫入凸輪表,并執(zhí)行平滑功能。
3.2 電子齒輪模式控制連續(xù)送紙
連續(xù)送紙是因為放紙機構(gòu)為被動的電磁離合器控制張力,必須連續(xù)送紙才能保證拉動放紙機構(gòu)。連續(xù)送紙要求主要是主軸模切軸走一周期,勻速送出設(shè)定長度的紙。這樣在主軸一個周期保證連續(xù)送紙的長度必須與間歇送紙的長度一樣,這樣才不至于隨著時間的累積導(dǎo)致誤差越來越大。20PM運動控制器的電子齒輪模式程序如圖6所示。
高速電子齒輪模式用的是Y軸輸出,必須把相應(yīng)加減速時間D1916、D1917設(shè)為0,把跟蹤速度D1920設(shè)為500K,同時電子齒輪的分子D1938、D1939與分母也必須根據(jù)計算設(shè)置。
4.總結(jié)
圖8為實際生產(chǎn)出的成品照片。傳統(tǒng)模切機上,當(dāng)需要變化模切成品的尺寸時,需要變換間歇輥的直徑,這種方式極不靈活,而采用了臺達(dá)20PM運動控制器只需在人機上直接改變數(shù)據(jù)即可。
電子凸輪和電子齒輪最主要的應(yīng)用目的是取代傳統(tǒng)的機械凸輪和機械齒輪,實現(xiàn)機械簡單化、控制方便化,而目前大多數(shù)模切機都是使用復(fù)雜而笨重的機械凸輪和機械齒輪做同步控制,機械成本高。本文中臺達(dá)20PM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,主從之間沒有相位的落后,給客戶提供一個智能化的解決方案,深受客戶的好評。