时光伺服系统在追剪机中应用

一、引言

        在成型材料制造流水线的末端， 要求有整料和收集系统， 根据市场的需求， 以往的卷料在材料外观、产品损耗和生产效率上已不能满足。因此客户要求对制造出来的材料直接进行定长切断和整料，满足市场的需求，在此背景下，设备制造生产商推出高性能追剪机。

二、系统工艺简介  
                       
1、系统结构
        机械系统由主机台、追剪工作台、驱动电机及传动机构组成；电气系统由上位控制机（台达可编程控制器） 、人机界面、驱动电机控制器、测长、测速检测开关以及外围控制开关组成，如下图。

      人机界面设定剪切长度 L1；测长编码器反馈进料长度 L；测速编码器反馈进料速度 V 输入信号 9 个：一使能信号，两工作台运行限位，一工作台零点标志，夹紧及松开到位信号标志各一个，切盘切断及收回到位信号各一个，手动切断一个； 输出信号 4个：切盘电机运行，夹紧松开电磁阀，切盘切动作电磁阀，料架自动整料信号；

2、工艺流程

        上电给使能以后,切断电机运行，工作台返回工作原点。控制器检查定长编码器的反馈频率来设定驱动电机的同步速度且开始同步运行。材料切断长度由人机界面写入，驱动电机在同步完成时候同时完成材料的切断定长，当速度和长度到达给定时夹紧电磁阀动作并夹紧材料，夹紧到位以后,切断盘靠近加工材料并切断，切断信号到位,切断盘收回，收回信号到位,夹紧电磁阀动作，松开工件并开始返回工作零点，料架电磁阀动作，将切断材料翻入装料箱，继续进行下次切断工作。

3、技术参数

一次循环动作要求在 3S内完成，切断误差在 3mm内，送料速度最大 120m/Min。

 
4、上位机控制流程

根据工艺流程及要求，编制上位机控制程序流程如下：

三、系统问题及解决方法
1、频繁快速加减速启动问题

        由上述工艺结构、流程和技术参数了解到，高速飞剪机要求频繁快速加减速启动，因此驱动电机的加减速时间很短，通常从静止加速到 500rpm的时间在 10 毫秒内，减速亦然，并要求速度反向灵敏；而工作台又有相当的质量，负载惯性大，交流变频调速驱动电机因其启动力矩和低速力矩不够，高速加减速时间长，低频力矩输出低，达不到设计要求。时光异步伺服控制器在额定转速频率范围内具有恒转矩（200%额定）输出的特性，且加减速度范围在 0.05~3000Hz/S，换算后可达到静止加速到 500rpm的时间为 8 毫秒内，采用该伺服驱动后上述问题得到解决。

2、高速运行同步精度问题

        系统运行中，当测长编码器测出长度并与设定长度比较运算后给出同步信号时，要求驱动电机驱动工作台速度同步于材料送料速度，并且在材料切断过程中也要保持同步，而送料速度由上游成型机决定，飞剪机处于被动随动，因此在反应速度和同步精度上对驱动电机要求定位准确，快速。而一般变频调速电机必须配备高性能同步卡才能做到，该同步卡价格昂贵，性价比差；而时光伺服控制器具有双 PG输入功能，并可编程在控制器内部实现同步功能，且同步、跟随精度为±1个编码器脉冲数，选用 2048P编码器，根据机械尺寸换算后可达到±0.03mm 的精度，采用该伺服驱动后达到了要求。

 
3、工作台运行中震动问题

        工作台在频繁启动和高速加减速过程中容易产生震动，从而影响到机器上采集信号的稳定性，特别是测长和测速编码器的脉冲稳定性，一般变频调速采取设定加减速时间和 S曲线方法解决；而时光伺服控制器除具有上述曲线功能外，还具有定位时减速过程的惯性修正点设定、定位结束前爬行的剩余脉冲数设定的功能，通过设定可以明显解决震动问题。

四、结论 

        经过现场安装和调试，采用时光伺服控制器作为驱动源驱动工作台运行，送料速度达到120米/分钟，剪切精度±2mm，单循环动作时间 3秒内，达到设备的设计要求。并通过对伺服参数的调整，使得机台运行平稳，震动小，获得用户好评。