控制系统

Kinco CD CAN 总线伺服在瓦楞纸纵切机中的应用

2025China.cn   2014年06月19日

  一、系统概述

  纵切机是瓦楞纸纸箱生产中一单元设备,它的作用是将瓦楞纸纸板经过正面的切刀剪切后,再经过后面压痕的上下轮压痕,生产出来的产品经过折叠黏贴就成了我们日常使用的包装纸箱。

  一般的纸箱压四痕叠成的四方体,当然也有的包装需要压五痕或者压更多的痕,那样就可以叠成五棱立方体、六棱立方体甚至更多的立方体包装品了。切刀数量取决于纸板的宽度和制成纸箱的幅度,一把刀可以把来料切成两块,两把刀切成三块,类推,五刀可把纸板切成六块,即一次最多可以做六个成品。

  五刀

  八线

  现场应用图

  二、工艺介绍

  伺服的作用在于定位切刀和压轮的位置。设备启动后,伺服经过齿轮齿条(或者丝杠)带动刀和压轮向右边靠近,进行回原点动作,寻找到参考点。根据设定的参数选定刀的数量和压轮的数量,上位机控制伺服运动到运算的位置,至此排刀和压轮动作结束。通过手动控制气缸的吸合,压轮和切刀压下,在主电机的带动下,纸板就会被切开、压上痕,包装成品纸板。

  当一个批次的产品做完了后,需要进行换单,进行另外的生产。这就需要上位进行选刀和压轮(根据设定的参数)进行移动。通过上位机控制算法选择实际距离和设定距离最近的刀进行动作。由于换单生产时一般不要求断电,要求换刀必须要迅速。

  三、KINCO 控制方案

  1)电机的选择

  瓦楞纸纵切机采用电机主要用来控制刀和压轮,控制精度高,换刀速度快。

  目前该行业越来越多采用伺服电机作为执行电机,然而正确的选择电机对该设备的设计非常重要。

  该设备常见负载一般为两种,一种为滚珠丝杠,另一种为齿轮齿条

  A.滚珠丝杠负载:电机的选择必须综合考虑伺服电机的性能以及滚珠丝杠的成本。根据当前需求进行电机扭矩的计算。

  如:当前需求

  滚珠丝杆导程8mm

  丝杠上的薄刀以及其他按照20Kg 计算。

  根据机械负载情况计算电机力矩

  T=F*PB/2P

  T 为电机力矩

  F 为旋转电机转化为直线方向的推力

  PB 为丝杠的导程

  如果选择常用的750W 交流伺服电机,电机扭矩T=2.4NM。

  F=1800N,理论上可以满足要求。

  B.齿轮齿条负载

  1.齿条导程:50MM

  2.齿条上的薄刀以及其他按照20Kg 计算。

  根据机械负载情况计算电机力矩

  如果电机T=8NM

  F=1000N,理论上满足要求

  而通用的三相交流伺服系统电机轴在停止时都会存在前后校正,为了保证瓦楞纸切割的精度,必须采用气缸锁死,然而会造成成本的增加。

  步科公司为了解决该问题,开发了多级伺服电机,采用特殊的控制算法,使电机在停止时有步进电机的性能,停止时电机轴不校正,按照恒定的力矩锁住电机轴,运行时有三相交流电机的性能。此电机最适合应用于齿轮齿条的负载。

  2)驱动器的选择

  瓦楞纸纵切机应用一般为多轴控制,如五刀八线需要21 台伺服电机,如果采用传统的脉冲控制方式,接线复杂,容易出错,整体成本高。步科公司是国际CiA 组织的会员,也是国内工业自动化领域的领导企业,拥有基于CANopen 总线技术的完整的机器自动化解决方案和产品。在CAN 总线伺服产品上有近20 年的研发与应用经验,应用领域广阔,主要包括:包装、烟草、印刷、医疗、电子行业等。因此采用带CAN 总线的伺服驱动器CD421-AF 系列产品以及多级伺服电机是该设备的最佳选择。PLC 可以采用施耐德M258,触摸屏采用KINCO MT4403T。

  四、方案配置

  配置表一(采用CD421-AF 以及多级伺服电机配置,)适合齿轮齿条

  配置表二(采用CD421 以及通用750W 交流伺服电机配置)适合丝杠

  五、结论

  1、与原步进电机方案比,速度提高30%;

  2、高速不丢步;

  3、控制精度更高,幅度±0.5mm;

  4、接线简单可靠。

(转载)

标签:步科 CANopen总线技术 M258 我要反馈 
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