1.引言
  隨著包è£è¡Œæ¥çš„迅猛發展,瓦楞紙æ¿ç”Ÿç”¢ç·šçš„生產效率é€å¹´æé«˜ï¼Œä¸»è¦é«”ç¾åœ¨ç“¦æ¥žç´™æ¿ç”Ÿç”¢ç·šåŽç«¯çš„電腦橫切機速度的大幅æé«˜ã€‚電腦橫切機的控制部分需滿足精準的è£åˆ‡é•·åº¦çš„åŒæ™‚é‚„è¦æ»¿è¶³å¾ˆé«˜çš„è£åˆ‡é€Ÿåº¦ã€‚其難點在于紙æ¿è™•于高速é‹å‹•狀態,切刀的動態控制需極高的é‹ç®—é€Ÿåº¦å’Œæ¥µé«˜çš„è·Ÿè¹¤æ€§èƒ½ã€‚è®Šé »å™¨çš„æŽ§åˆ¶ç„¡æ³•é”到高的è£åˆ‡é€Ÿåº¦ï¼ˆ40M/min—80M/min),è£åˆ‡èª¤å·®ä¹Ÿéš¨é€Ÿåº¦çš„æé«˜è€Œè¶Šä¾†è¶Šå¤§ï¼Œè®Šé »å™¨å°è„ˆæ²–çš„å饋速度也無法滿足è£åˆ‡ç²¾åº¦çš„è¦æ±‚。é‹å‹•控制å¡åР進å£ä¼ºæœç³»çµ±çš„æŽ§åˆ¶æ–¹å¼æ˜¯å®Œå…¨å¯ä»¥æ»¿è¶³ç²¾åº¦å’Œé€Ÿåº¦çš„é›™å‘è¦æ±‚,速度å¯é”到200M/min—300M/min,本文著é‡ä»‹ç´¹çš„é‹å‹•æŽ§åˆ¶å¡æŽ§åˆ¶çš„æ™‚å…‰å“牌伺æœé©…動器在橫切系統ä¸çš„æ‡‰ç”¨ã€‚
2.系統工è—簡介
2.1ç³»çµ±çµæ§‹
  下圖為電腦螺旋刀橫切機控制簡圖。æ¤ç³»çµ±å¯¦ç¾æ—‹è½‰å¼åŒæ¥å‹•æ…‹è£åˆ‡ï¼Œä¸Šä¸‹å…©çµ„è£åˆ‡è¼ªåˆ€åŒæ™‚被伺æœé¦¬é”帶動,å„ä¾ç®é 所示方å‘ç›¸å°æ—‹è½‰ã€‚è¼ªåˆ€ä¹‹ä¸Šçš„åˆ€åˆƒå¿…é ˆä½œç²¾å¯†çš„èª¿æ•´ï¼Œç•¶ä¸Šè¼ªåˆ€ä¹‹åˆ€åˆƒæ—‹è½‰è‡³æ£ä¸‹æ–¹æ™‚,下刀刃æ°å¥½è½‰è‡³æ£ä¸Šæ–¹ï¼Œæ‰èƒ½åŸ·è¡Œæ£ç¢ºçš„è£åˆ‡ã€‚æ¯æ¬¡è£åˆ‡åˆ€è¼ªæ—‹è½‰ä¸€åœˆï¼Œä¾¿è‡ªå‹•å°‡ææ–™åˆ‡æ–·ä¸€æ¬¡;馬é”åªè¦åœ¨ç›¸åŒæ–¹å‘連續é‹è½‰ï¼Œè¼ªåˆ€ä¾¿èƒ½é€£çºŒè£åˆ‡ã€‚
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圖1:電腦螺旋刀橫切機控制簡圖[/align]
2.2系統組æˆåŠå…¶åŠŸèƒ½ä»‹ç´¹ï¼š
  1ã€æ—‹è½‰å¼ç•°æ¥é£›å‰ªæŽ§åˆ¶é©…動系統:(立é”)
ã€€ã€€æŽ¥å—æŽ§åˆ¶å™¨åŠHMI輸入的é‹è½‰å‘½ä»¤åŠé•·åº¦è¨å®š
  控制伺æœé¦¬é”之é‹è½‰é€Ÿåº¦åŠåŒæ¥å®šä½å‹•作
  2ã€äººæ©Ÿç•Œé¢ï¼ˆHMI):
  接å—è¨å®šè³‡æ–™åŠé¡¯ç¤ºé‹è½‰ç‹€æ…‹
  3ã€æŽ§åˆ¶å™¨ï¼š
  處ç†åŸºæœ¬ä¹‹æŽ¥å£ã€äº’鎖ã€é€£å‹•信號
ã€€ã€€åµæ¸¬é‡æ¸¬è¼ªç·¨ç¢¼å™¨å‚³å›žä¹‹è„ˆæ²–,得知進料速度åŠé€²æ–™é•·åº¦
ã€€ã€€åµæ¸¬é‡é›»æ©Ÿç·¨ç¢¼å™¨ç¶“ä¼ºæœæŽ§åˆ¶å™¨è½‰æ›åŽå‚³å›žä¹‹è„ˆæ²–,得知è£åˆ‡åˆ€è¼ªé€Ÿåº¦åŠç•¶å‰ä½ç½®ã€‚
  4ã€æ„Ÿæ‡‰å¼ç•°æ¥ä¼ºæœé¦¬é”:
  將馬é”動力傳é€è‡³ä¸Šä¸‹è£åˆ‡åˆ€è¼ª
  5ã€è¼ªåˆ€ï¼š
  上下é¡å°„ã€å„帶刀刃的一組回轉機構
  6ã€é€æ–™æª¢æ¸¬ç·¨ç¢¼å™¨ï¼š
ã€€ã€€ç›´æŽ¥ç·Šå¯†çš„æŽ¥è§¸å¾…åˆ‡ææ–™ï¼Œé ææ–™ä¹‹æ©«ç§»è€Œå¸¶å‹•編碼器產生脈沖信號
2.3å·¥è—æµç¨‹
ã€€ã€€é›»è…¦æ©«åˆ‡æ©Ÿåˆ‡ç´™æ¿æ™‚,切刀é‹è¡Œçš„é€Ÿåº¦æ›²ç·šå› è£åˆ‡é•·åº¦çš„ä¸åŒè€Œä¸åŒï¼Œå¤§é«”分三種情æ³ï¼šè£åˆ‡é•·åº¦å¤§äºŽå…©å€åˆ‡åˆ€åœ“周長ã€è£åˆ‡é•·åº¦å¤§äºŽåˆ‡åˆ€åœ“周長且å°äºŽå…©å€åˆ‡åˆ€åœ“周長ã€è£åˆ‡é•·åº¦å°äºŽåˆ‡åˆ€åœ“周長。
  第一種情æ³ï¼šè£åˆ‡é•·åº¦å¤§äºŽå…©å€åˆ‡åˆ€åœ“周長
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圖2: è£åˆ‡é•·åº¦å¤§äºŽå…©å€åˆ‡åˆ€åœ“周長的é‹è½‰æ›²ç·š[/align]
  如果è£åˆ‡é•·åº¦å¤§äºŽå…©å€åˆ‡åˆ€åœ“周長,é‹è¡Œé€Ÿåº¦æ›²ç·šå¦‚圖2所示;整個è£åˆ‡å¾ªç’°å¾žç¬¬ä¸€å€‹è£åˆ‡é»žé–‹å§‹åˆ°ç¬¬äºŒå€‹è£åˆ‡é»žçµæŸï¼Œé‡é»žåˆ†æ®µèªªæ˜Žå¦‚下:
  1. 控制系統隨時監控進料長度與進料速度并控制伺æœé¦¬é”帶動è£åˆ‡åˆ€è¼ªï¼ŒæŽŒæ¡æ£ç¢ºçš„è£åˆ€é€Ÿåº¦æ›²ç·šã€‚
  2. 從第一個è£åˆ‡é»žé–‹å§‹ (è£åˆ€æ–¹ä½è§’ç‰äºŽ180度),當時ä»ç„¶åœ¨åŒæ¥å€åŸŸå…§ï¼Œå› æ¤è£åˆ€é€Ÿåº¦å¿…é ˆèˆ‡é€²æ–™é€Ÿåº¦ç¶æŒåŒæ¥é‹è½‰ã€‚
  3. ç•¶è£åˆ‡åˆ€é›¢é–‹åŒæ¥å€åŸŸåŽï¼Œè£åˆ€é€Ÿåº¦æ›²ç·šç¶“éŽæŽ§åˆ¶ç³»çµ±ç²¾ç¢ºçš„è¨ˆç®—ã€æŽ§åˆ¶ï¼Œåœ¨é™ä½Žåˆ°é›¶é€Ÿçš„åŒæ™‚,è£åˆ€æ–¹ä½è§’ä¹Ÿå¿…é ˆå‰›å¥½ç‰äºŽ0度。
  4. 當進料長度累計到é©ç•¶é•·åº¦æ™‚,è£åˆ‡åˆ€è¼ªé–‹å§‹æœé€²æ–™é€Ÿåº¦ç›®æ¨™åŠ é€Ÿ;而且è£åˆ€é€Ÿåº¦æ›²ç·šç¶“éŽæŽ§åˆ¶ç³»çµ±ç²¾ç¢ºçš„è¨ˆç®—ã€æŽ§åˆ¶ï¼Œå‹™æ±‚åœ¨è£åˆ€é€Ÿåº¦ä¸Šå‡åˆ°èˆ‡é€²æ–™é€Ÿåº¦åŒæ¥çš„åŒæ™‚,è£åˆ‡åˆ€è¼ªä¹Ÿæ°å¥½é€²å…¥åŒæ¥å€åŸŸã€‚
  6. é€²å…¥åŒæ¥å€åŸŸä¹‹åŽï¼Œè£åˆ€é€Ÿåº¦å¿…é ˆéš¨æ™‚èˆ‡é€²æ–™é€Ÿåº¦ç¶æŒåŒæ¥é‹è½‰ï¼Œç›´åˆ°ç¬¬äºŒå€‹è£åˆ‡é»žå‡ºç¾ï¼Œä¹ƒå®Œæˆä¸€æ¬¡è£åˆ‡å¾ªç’°ã€‚
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圖3: è£åˆ‡é•·åº¦å¤§äºŽåˆ‡åˆ€åœ“周長且å°äºŽå…©å€åˆ‡åˆ€åœ“周長的é‹è½‰æ›²ç·š[/align]
  如果è£åˆ‡é•·åº¦å¤§äºŽåˆ‡åˆ€åœ“周長且å°äºŽå…©å€åˆ‡åˆ€åœ“周長,則é‹è¡Œé€Ÿåº¦æ›²ç·šå¦‚圖3所示。基本é‹è¡Œé€Ÿåº¦æ›²ç·šé¡žä¼¼åœ–2。差異如下:
  1. 在整個è£åˆ‡å¾ªç’°ä¸ï¼Œç•¶è£åˆ‡åˆ€è¼ªé›¢é–‹åŒæ¥å€åŸŸåŽï¼Œè£åˆ€é€Ÿåº¦é›–然也會下é™ï¼Œä½†ä¸æœƒé™é€Ÿè‡³é›¶é€Ÿåœæ¢ï¼Œä¸å˜åœ¨é›¶é€Ÿå€åŸŸã€‚
  2. ç¶“éŽé‹å‹•æŽ§åˆ¶ç³»çµ±ç²¾ç¢ºçš„è¨ˆç®—ã€æŽ§åˆ¶ï¼Œåœ¨è£åˆ€é€Ÿåº¦é™ä½Žåˆ°ä¸€å®šå€¼ä¹‹åŽï¼Œç«‹åˆ»é–‹å§‹å†åŠ é€Ÿ;務求在è£åˆ€é€Ÿåº¦ä¸Šå‡åˆ°èˆ‡é€²æ–™é€Ÿåº¦åŒæ¥çš„åŒæ™‚,è£åˆ‡åˆ€è¼ªä¹Ÿæ°å¥½é€²å…¥åŒæ¥å€åŸŸ;å¹¶ç¶æŒåŒæ¥ç›´åˆ°ç¬¬äºŒå€‹è£åˆ‡é»žå‡ºç¾ï¼Œä¹ƒå®Œæˆä¸€æ¬¡è£åˆ‡å¾ªç’°ã€‚
  3. è£åˆ‡é•·åº¦è¶Šè¶¨è¿‘切刀圓周長,則速度下é™è¶Šå°‘;ç•¶è£åˆ‡é•·åº¦ç‰äºŽåˆ‡åˆ€åœ“周長時,è£åˆ€é€Ÿåº¦åœ¨æ•´å€‹è£åˆ‡å¾ªç’°ä¸éƒ½ç¶æŒèˆ‡é€²æ–™é€Ÿåº¦å®Œå…¨åŒæ¥
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圖4: è£åˆ‡é•·åº¦å°äºŽåˆ‡åˆ€åœ“周長的é‹è½‰æ›²ç·š[/align]
  如果è£åˆ‡é•·åº¦å°äºŽåˆ‡åˆ€åœ“周長,則é‹è¡Œé€Ÿåº¦æ›²ç·šå¦‚圖4所示;基本é‹è¡Œé€Ÿåº¦æ›²ç·šé¡žä¼¼åœ–3。差異如下:
  1. 在整個è£åˆ‡å¾ªç’°ä¸ï¼Œç•¶è£åˆ‡åˆ€è¼ªé›¢é–‹åŒæ¥å€åŸŸåŽï¼Œè£åˆ€é€Ÿåº¦ä¸é™é€Ÿï¼Œåè€Œé–‹å§‹åŠ é€Ÿã€‚
  2. ç¶“éŽé‹å‹•æŽ§åˆ¶ç³»çµ±ç²¾ç¢ºçš„è¨ˆç®—ã€æŽ§åˆ¶ï¼Œåœ¨è£åˆ€é€Ÿåº¦ä¸Šå‡åˆ°ä¸€å®šå€¼ä¹‹åŽï¼Œç«‹åˆ»é–‹å§‹æ¸›é€Ÿ;務求在è£åˆ€é€Ÿåº¦ä¸‹é™åˆ°èˆ‡é€²æ–™é€Ÿåº¦åŒæ¥çš„åŒæ™‚,è£åˆ‡åˆ€è¼ªä¹Ÿæ°å¥½é€²å…¥åŒæ¥å€åŸŸ;å¹¶ç¶æŒåŒæ¥ç›´åˆ°ç¬¬äºŒå€‹è£åˆ‡é»žå‡ºç¾ï¼Œä¹ƒå®Œæˆä¸€æ¬¡è£åˆ‡å¾ªç’°ã€‚
  3. è£åˆ‡é•·åº¦è¶Šå°ï¼Œå‰‡è£åˆ€é€Ÿåº¦ä¸Šå‡è¶Šé«˜ï¼Œå°‡é€ æˆé¦¬é”åŠ‡çƒˆçš„åŠ æ¸›é€Ÿã€‚
3.器件é¸åž‹çš„æ³¨æ„äº‹é …
  立é”è¼ªåˆ‡ç³»çµ±åŸºæœ¬æž¶æ§‹ä¸æ‰€éœ€çš„主è¦çµ„件是:
  1. ç•°æ¥æ„Ÿæ‡‰ä¼ºæœé›»æ©Ÿ
ã€€ã€€å¿…é ˆä¾æ“šç³»çµ±æ‰åŠ›çš„éœ€è¦ï¼ŒåŒ…括伺æœé›»æ©Ÿã€æ©Ÿæ¢°ç³»çµ±è‡ªèº«çš„æ…£é‡ã€æ•ˆçŽ‡ã€æ‘©æ“¦æè€—ç‰å› ç´ ä¾†é¸å®šé©ç•¶çš„å½¢å¼åŠåŠŸçŽ‡ã€‚
ã€€ã€€ä¸€èˆ¬é¸æ“‡é›»æ©Ÿæ™‚需注æ„:
  1)低慣é‡é›»æ©Ÿä¸”æ…£é‡æ„ˆä½Žæ„ˆå¥½ï¼Œå¦å‰‡æœƒæè€—許多æ‰åŠ›åŽ»å…‹æœè‡ªèº«çš„æ…£é‡ã€‚
  2)é©ç•¶çš„é¡å®šè½‰é€ŸåŠæ¸›é€Ÿæ¯”
  é¸å®šé›»æ©Ÿè¦æ ¼æ™‚應é…åˆæ¸›é€Ÿæ©Ÿæ§‹ä¸€èµ·è€ƒæ…®ï¼Œæœ€ä½³çš„åŒ¹é…æ˜¯ç•¶é›»æ©Ÿé‹è¡ŒäºŽæœ€é«˜è½‰é€Ÿæ™‚, 峿˜¯æ©Ÿè‡ºåˆ‡åˆ€çš„æœ€é«˜åˆç†é‹è½‰é€Ÿåº¦ï¼ˆè€ƒæ…®æ©Ÿæ¢°çš„æ‰¿å—力,åŠå¯¦é𛿇‰ç”¨ä¸Šçš„è¦æ±‚)。尤其是當é¸ç”¨çš„æ˜¯æ„Ÿæ‡‰å¼ç•°æ¥é›»æ©ŸåŠ è£ç·¨ç¢¼å™¨çš„æ–¹å¼æé…時,更是è¦è€ƒæ…®é©ç•¶çš„æ¸›é€Ÿæ¯”åŠé›»æ©Ÿçš„轉速é…ç½®ã€‚å› ç‚ºä¸€èˆ¬çš„ç•°æ¥é›»æ©Ÿçš„æ‰åŠ›è¼¸å‡ºæ•ˆçŽ‡æœ€å¤§çš„å€é–“是在é¡å®šè½‰é€Ÿå€é™„è¿‘ï¼Œåœ¨è¼ƒä½Žçš„è½‰é€Ÿå€æ‰åŠ›è¼¸å‡ºæ•ˆçŽ‡ç›¸å°è¼ƒå·®;æ‰€ä»¥è‹¥é¸æ“‡1500rpm的電機,實際上僅é‹è½‰äºŽç´„500~600rpm的速度å€é–“ï¼Œé‚£ä¹ˆå°±å¿…é ˆæ”¹è®Šæ¸›é€Ÿæ¯”ï¼Œä½¿é›»æ©Ÿé‹è½‰äºŽ1100~1400rpm,或改用750rpmçš„é›»æ©Ÿä¾†ä½¿ç”¨ï¼Œå¦‚æ¤æ‰èƒ½ç™¼æ®é›»æ©Ÿæ‡‰æœ‰çš„æ‰åŠ›è¼¸å‡ºæ•ˆçŽ‡ã€‚
  2. 時光IMS伺æœé©…動器
ã€€ã€€å¿…é ˆä¾æ“šç³»çµ±å¯èƒ½çš„æœ€å¤§æ‰åŠ›éœ€è¦å’Œé¸å®šçš„伺æœé›»æ©Ÿæœ€å¤§é¡å®šé›»æµä¾†é¸å®šã€‚驅動器å¯ä»¥å¤–åŠ ç…žè»Šåˆ¶å‹•å™¨;è©³ç´°å…§å®¹è«‹å’¨è©¢æœ¬å…¬å¸æŠ€è¡“æœå‹™å’¨è©¢äººå“¡ã€‚
  3. 主線速度測é‡ç·¨ç¢¼å™¨
ã€€ã€€ä¾æ“šç²¾åº¦è¦æ±‚åŠæ©Ÿæ¢°åƒæ•¸ä¾†é¸å®šã€‚編碼器的é¸å®šè¦æ ¼éœ€æ³¨æ„:
  1)工作電壓5V
  2)輸出部分是線驅動(Line Drive),差動å¼ä¿¡è™Ÿï¼Œå¢žé‡åž‹ã€‚
  3)有A,/A,B,/B的信號。
  4) é…åˆæ¸¬é‡è¼ªçš„å¤–å¾‘åŠæ¸›é€Ÿæ¯”,測é‡ç²¾åº¦éœ€èƒ½åˆä¹Žè£åˆ‡ç²¾åº¦çš„è¦æ±‚。
  若采用1024ppr的編碼器,é…åˆåœ“周為400mm的測é‡è¼ªï¼Œå¦‚果減速比是1,其測é‡ç²¾åº¦æ˜¯400/1024*2=0.78mmï¼Œå¯æ‡‰ç”¨äºŽÂ±1mmç²¾åº¦è¦æ±‚的測é‡ï¼Œä½†ä¸é©ç”¨äºŽÂ±0.8mmä»¥ä¸‹ç²¾åº¦è¦æ±‚的測é‡ã€‚è¦æé«˜æ¸¬é‡ç²¾åº¦ï¼Œå‰‡å¿…é ˆæé«˜ç·¨ç¢¼å™¨ç²¾åº¦ï¼Œæˆ–å¢žåŠ æ¸›é€Ÿæ¯”ï¼Œä»¥æé«˜å–®ä½é•·åº¦ä¸çš„脈沖輸出é‡ã€‚
  4. 人機界é¢
  å¯è¦åŠƒé©åˆçš„æ“ä½œç•«é¢ï¼Œä»¥ä¾¿äºŽè³‡æ–™è¼¸å…¥ï¼Œå‹•作切æ›ï¼Œç³»çµ±ç›£è¦–。
  5. 切點近接開關
  切點近接開關信號的精確度直接影響è£åˆ‡çš„ç²¾åº¦ã€‚åˆ‡é»žä¿¡è™Ÿå¿…é ˆèƒ½æœ‰ç²¾ç¢ºçš„é‡å¾©æ€§å’Œç©©å®šæ€§ï¼Œå…¶é‡é»žåœ¨äºŽèƒ½ç¢ºä¿åœ¨é«˜é€Ÿé‹è½‰ä¸ï¼Œç²¾ç¢ºçš„é‡å¾©æ¨™ç¤ºå‡ºåˆ‡åˆ€åˆ‡æ–·æ™‚的角度ä½ç½®;ä¿¡è™Ÿè¼¸å‡ºçš„å»¶é²æ™‚é–“ã€æ„Ÿæ‡‰ä½ç½®çš„誤差é‡ï¼Œéƒ½æœƒé€ æˆæŽ§åˆ¶ä¸Šçš„èª¤å·®ã€‚
ã€€ã€€é¸æ“‡çš„考慮點:
  1)工作電壓24V。
  2)輸出信號電壓24V。
  3ï¼‰åˆ‡æ–·ä¿¡è™Ÿå¿…é ˆæ˜¯è„ˆæ²–å¼çš„信號。
  4)輸出é²å»¶æ™‚é–“æ„ˆå°æ„ˆå¥½ã€‚
ã€€ã€€å¦‚æžœå»¶é²æ™‚é–“å°äºŽ3usec,表示最大å¯èƒ½çš„誤差在進料線速度為100ç±³/分時為:
  100,000mm/60,000,000us*3us*2=0.01mm
  5)感應ä½ç½®çš„é‡å¾©æ€§æ„ˆç²¾æº–愈好。
  6)感應角度愈窄愈好。
  7ï¼‰è‹¥è¦æ›´é«˜çš„ç²¾åº¦ï¼Œå‰‡å¿…é ˆé‡‡ç”¨ç·¨ç¢¼å™¨çš„Z點信號å–代一般的近接型開關。
4.çµæŸèªž
  上述電腦螺旋刀橫切系統切紙速度å¯é”200M/min切紙精度控制在0.2-0.3MM。全自動高速螺旋刀橫切系統高效率ã€é«˜ç²¾åº¦ã€é«˜å¯é 性;å¯é¸æ“‡å®šé•·æ©«åˆ‡ã€è‰²æ¨™è·Ÿè¹¤æ©«åˆ‡ï¼Œå¯è‡ªå‹•æ›å–®ã€é¸æ“‡æ›å–®ã€‚大大æé«˜äº†ç”Ÿç”¢æ•ˆçŽ‡ã€‚