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　　這是一款鞋底磨邊機(jī)械，工藝要求將鞋底周邊打磨粗糙，使得后續(xù)上膠粘合更牢固，磨邊精度要求高，需要誤差小于0.3mm。磨邊是制鞋工藝中的一個(gè)重要步驟，有較大應(yīng)用前景。行業(yè)原有方案是對(duì)應(yīng)每種鞋樣使用一一對(duì)應(yīng)的模具，磨輪軸靠氣缸壓力壓在模具上。這一方式需要每一只鞋底準(zhǔn)備一個(gè)鞋樣模具，由于鞋底不同的款式和尺碼，會(huì)有成千上萬(wàn)種樣式。所以傳統(tǒng)方式模具成本大，模具更換麻煩。現(xiàn)使用我司AX70中型PLC，測(cè)試磨邊效果與生產(chǎn)速度，實(shí)現(xiàn)不同鞋底樣式和尺寸混合生產(chǎn)和每小時(shí)500雙的生產(chǎn)速度。這一方案的優(yōu)勢(shì)為不同款式鞋底不需要一一對(duì)應(yīng)的模具，節(jié)省了磨具成本和換型時(shí)間。

　　一、引言

　　雙工位鞋底磨邊機(jī)使用我司AX70中型PLC通過(guò)EtherCAT總線方式帶6顆DA200伺服。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，兩個(gè)測(cè)量軸，兩個(gè)磨輪軸。由旋轉(zhuǎn)軸做主軸數(shù)據(jù)來(lái)源和測(cè)量軸做從軸數(shù)據(jù)來(lái)源，通過(guò)EtherCAT總線同步時(shí)鐘掃描，同步反饋旋轉(zhuǎn)軸與測(cè)量軸位置信息來(lái)建立電子凸輪表。旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90度后旋轉(zhuǎn)軸做主軸，磨輪軸做從軸嚙合電子凸輪運(yùn)動(dòng)。由此磨輪軸根據(jù)測(cè)量軸軌跡精確運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同的款式和尺碼的鞋底來(lái)料都可以精準(zhǔn)磨邊。

　　二、鞋底磨邊測(cè)試機(jī)器的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)

　　1.測(cè)量軸

　　測(cè)量軸使用0.4kw伺服通過(guò)齒輪齒條的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使得伺服扭力輸出精確可調(diào)。這是因?yàn)樾D(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)將測(cè)量軸回推，測(cè)試多種結(jié)構(gòu)(調(diào)壓氣缸，絲杠)后此結(jié)構(gòu)扭力輸出最為合理。

　　鞋底磨邊測(cè)試機(jī)

　　鞋底磨邊測(cè)試機(jī)現(xiàn)場(chǎng)圖

　　2.旋轉(zhuǎn)軸

　　旋轉(zhuǎn)軸使用0.75kw電機(jī)加40:1減速機(jī)。運(yùn)行時(shí)通過(guò)總線走勻速運(yùn)動(dòng)，伺服配置模數(shù)類型。實(shí)時(shí)反饋當(dāng)前位置，生成電子凸輪表格，同時(shí)選擇軸也作為電子凸輪主軸運(yùn)行。

　　3.磨輪軸

　　磨輪軸使用1.5kw電機(jī)加5mm螺距絲杠，作為電子凸輪的從軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。磨輪電機(jī)由GD20變頻器帶動(dòng)。

　　4. 鞋底磨邊機(jī)器工藝流程

　　三、系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)

　　1.全自動(dòng)電氣配置

　　電氣柜圖

　　2.觸摸屏參數(shù)解釋

　　(1)主頁(yè)面參數(shù)功能與介紹

　　工位1與2各自獨(dú)立參數(shù)

　　磨輪給定頻率控制磨輪轉(zhuǎn)速，范圍是0-200hz對(duì)應(yīng)0-3000轉(zhuǎn)/分鐘。

　　磨邊深度，控制磨邊的多還是少，單位mm。

　　測(cè)量軸扭矩，范圍是0-100%。扭矩越大測(cè)量軸壓的越緊。

　　運(yùn)行速度，范圍是0-100%。控制整體運(yùn)行速度。

　　復(fù)位：當(dāng)機(jī)器故障報(bào)警時(shí)，復(fù)位機(jī)器。

　　回原：機(jī)器剛上電，啟動(dòng)前需要先回原操作，回原步驟會(huì)顯示在回原按鈕上方。回原完成后才可以運(yùn)行機(jī)器。

　　(2)參數(shù)設(shè)置

　　氣缸參數(shù)設(shè)置界面

　　? 氣缸進(jìn)退延時(shí)，是氣缸原位到位電磁閥閉合后延時(shí)動(dòng)作時(shí)機(jī)，消除氣缸到位抖動(dòng)。測(cè)量軸進(jìn)延時(shí)，同樣是測(cè)量軸到位后速度為0后延時(shí)，再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，消除測(cè)量軸進(jìn)壓到鞋底時(shí)有抖動(dòng);

　　? 測(cè)量軸運(yùn)行速度控制測(cè)量軸前進(jìn)后退的最大速度。

　　測(cè)量軸參數(shù)設(shè)置界面

　　? 測(cè)量軸扭矩和主頁(yè)面測(cè)量軸扭矩是同一組參數(shù);

　　? 慢速起始角度與慢速終止角度是鞋彎處降低速度，使得鞋彎能更好地被磨邊;

　　? 慢速速度，為旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)行到慢速起始角度與慢速終止角度之間時(shí)的速度;

　　? 測(cè)量軸退速度和退扭矩是測(cè)量值退后退時(shí)的速度扭矩。

　　(3)系統(tǒng)參數(shù)

　　磨輪系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定

　　磨輪軸系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定

　　? 磨輪矯正距離，是補(bǔ)償測(cè)量軸原點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸中心距離和磨輪軸原點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸中心距離的差值。矯正距離設(shè)置越大，磨輪軸補(bǔ)償后原點(diǎn)距離旋轉(zhuǎn)軸中心距離越大。換言之，參數(shù)設(shè)置越大，磨輪軸離旋轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn);

　　? 旋轉(zhuǎn)軸原點(diǎn)偏移為，物理原點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)和使用原點(diǎn)的偏差。例如：設(shè)置-30度，回原動(dòng)作后旋轉(zhuǎn)軸反向運(yùn)行找到原點(diǎn)后，會(huì)設(shè)當(dāng)前角度為-30度，還會(huì)向正向運(yùn)行30度到實(shí)際使用的原點(diǎn)位置;

　　? 回原速度與點(diǎn)動(dòng)速度一般使用默認(rèn)設(shè)置。

　　由于伺服位置命令與反饋命令有誤差，根據(jù)響應(yīng)頻率的原理可知，實(shí)際反饋曲線相較于命令曲線會(huì)有相位滯后和振幅衰減。所以需要調(diào)節(jié)磨輪軸啟動(dòng)角度和測(cè)量軸修正比例兩個(gè)參數(shù)，使得伺服實(shí)際反饋曲線更加貼合與磨邊所需要的輪廓曲線。

　　磨輪軸啟動(dòng)角度需要根據(jù)實(shí)際磨邊效果進(jìn)行調(diào)整。如果磨邊效果在磨輪軸運(yùn)行正向時(shí)，磨邊多，磨輪軸運(yùn)行反向時(shí)磨邊少，則磨輪軸啟動(dòng)過(guò)早，需加大啟動(dòng)角度。反之，則減小啟動(dòng)角度。如下圖，工站1順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則黃色處為磨輪軸運(yùn)行反向處，紅色為磨輪軸運(yùn)行正向處;同理，工站2逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則黃色為磨輪軸運(yùn)行正向處，紅色為磨輪軸運(yùn)行反向處。

　　若工站1，黃色處磨的多，紅色處磨的少，則減小啟動(dòng)角度。

　　工站2， 黃色處磨的多，紅色處磨的少，則加大啟動(dòng)角度。

　　測(cè)量軸修正比例參數(shù)設(shè)置，需要根據(jù)實(shí)際磨邊效果進(jìn)行調(diào)整。鞋邊與旋轉(zhuǎn)中心距離被稱為鞋邊中心距離， 如下圖，黃色處為距離大處，紅色處為距離小處。如果鞋邊中心距離大的地方黃色處磨邊深度大，距離小的地方紅色處磨邊深度小，則需要增大測(cè)量軸修正比例，反之則減小。

　　循環(huán)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟，則手動(dòng)運(yùn)行時(shí)會(huì)持續(xù)循環(huán)，循環(huán)測(cè)試數(shù)次后才停止，持續(xù)循環(huán)中，關(guān)閉循環(huán)開(kāi)關(guān)，則下一周期停止。

　　(3)機(jī)械精度需求與調(diào)試

　　雙工位鞋底磨邊機(jī)對(duì)上料機(jī)構(gòu)精度要求較低，可用普通氣缸結(jié)構(gòu)上料。測(cè)量軸、旋轉(zhuǎn)軸、磨輪軸此三個(gè)伺服軸相對(duì)間位置的精度，則會(huì)影響最終的磨邊精度。其中，測(cè)量軸運(yùn)行射線方向指向旋轉(zhuǎn)軸中心且與旋轉(zhuǎn)軸中心重合，磨輪軸運(yùn)行射線方向同樣需要指向旋轉(zhuǎn)軸中心。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　雙工位鞋底磨邊機(jī)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，相較于原有方案，本方案擁有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

　　1.一套系統(tǒng)可以對(duì)應(yīng)各種類型尺寸的鞋底形狀，皆可對(duì)鞋底進(jìn)行精準(zhǔn)磨邊，無(wú)需人工對(duì)不同鞋底形狀進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整。

　　2.磨邊周期速度為7s時(shí)間一雙，生產(chǎn)速度可以達(dá)到500雙鞋每小時(shí)。

　　3.對(duì)上料機(jī)構(gòu)精度要求低，不同于數(shù)控系統(tǒng)方案對(duì)上料精確度要求十分高，本系統(tǒng)上料有所偏差對(duì)磨邊效果完全沒(méi)有影響，使得上料機(jī)構(gòu)可以完全使用氣缸進(jìn)行上下料，節(jié)約了機(jī)械成本。

　　本系統(tǒng)展現(xiàn)了我司AX70中型PLC的高性能(高速抓取旋轉(zhuǎn)軸與測(cè)量軸位置進(jìn)行運(yùn)算后建立電子凸輪表)、系統(tǒng)編程與控制的靈活(可以在電子凸輪嚙合時(shí)更改電子凸輪表格并實(shí)時(shí)更新)、伺服電機(jī)的運(yùn)行精度高(磨邊精度控制在0.2mm以內(nèi))等特點(diǎn)。