歐姆龍自動化中國有限公司FAE中心行業應用技術部 王琦 楊偉

1引言

瓦楞紙是由掛面紙和通過瓦楞棍加工而形成的波形的瓦楞紙粘合而成的板狀物，一般分為單瓦楞紙板和雙瓦楞紙板兩類。瓦楞紙板經過模切、壓痕、釘箱或粘箱制成瓦楞紙箱。瓦楞紙箱是一種應用最廣的包裝制品，用量一直是各種包裝制品之首。包括鈣塑瓦楞紙箱。

瓦楞紙板自動生產線、印刷工序、后加工及成型工序；目前印刷工作已基本實現印刷、開槽、模切、粘箱、包裝一次成型自動化作業。本項目設備是瓦楞紙箱生產線的后半段工藝，主要工藝分為送紙、印刷、開槽和模切4個部分。以歐姆龍新一代機器控制器NJ為核心組成的控制系統，通過伺服和變頻器進行控制和糾偏，很好地滿足了系統的要求。

2設備簡介

瓦楞紙印刷機瓦楞紙箱生產線的后半段工藝，生產的原材料為瓦楞紙板，主要工藝分為送紙、印刷、開槽和模切4個部分，其工藝流程圖如圖1所示。其中送紙通過伺服控制，印刷和開槽通過變頻器控制，而模切則是依靠變頻器驅動、并且由伺服進行糾偏。

3系統硬件設計

控制系統以歐姆龍新一代機器控制器NJ系列為核心，系統硬件配置如附表所示。

附表 瓦楞紙印刷機控制系統硬件配置

4系統調試

4.1送紙

該設備的主機是由變頻器控制的，在送紙軸將紙板送入主機輥內時，要保證主機與送紙軸線速度一致，類似于一個飛剪的動作。送紙軸的形狀如圖2所示，通過逆時針旋轉，將紙板送入。由于考慮到要實現類似飛剪的動作，所以采用了電子凸輪的方式。

由于考慮到要實現類似飛剪的動作，所以采用了電子凸輪的方式。凸輪表的輪廓如圖3所示。

在這個電子凸輪中，主軸為編碼器軸（現場實際用一個100W的伺服代替），從軸則為送紙軸。編碼器與主機同軸，而主機由變頻器驅動的。

這種做編碼器跟隨的課題，會產生一個“滯后性”問題。滯后性產生的原因在于，編碼器讀到主機當前的位置以后，要經過數據傳輸、數據處理等過程才會最終被從軸所執行，而當主機運行速度較快時，這種滯后性會愈發嚴重。

按照產品工藝的要求，無論生產速度快慢與否，都要保證印刷位置不變，這其實就是要求滯后的程度不變。為了實現這個目的，我們對凸輪表進行了補償，補償的大小根據主機速度快慢而定。

“補償”的方法：前期使用過NJ的“MC_Phasing”指令，來對凸輪表進行相位變換，但由于對該指令應用熟練程度不足，加之客戶要求對送紙軸進行實時補償，而不是每張補償一次，一時難以實現，最終放棄了這種做法。（實時補償的目的是在主機加速過程中，也能保證位置不偏移）。經過討論，后面確定使用“實時修改凸輪表的值”的方式來實現，即每個掃描周期都根據主機的速度反饋進行補償。

4.2模切

膠輥和模板是兩個直徑不同的輥子，都由客戶主機通過齒輪帶動旋轉，見圖4。

這里需要用到一個伺服軸，它的主要作用是對膠輥進行速度的修正。

對膠輥進行速度修正的原因有二：一是膠輥與模板直徑，無論是直徑，還是減速比都不同，所以線速度也不相同。二是如果客戶模板的尺寸不準確，可能需要調整膠輥的速度，以達到補償的目的。

從機械角度來看，客戶采用了一種叫做“諧波差速補償”的方式。根據客戶提供的諧波補償器的計算公式，可以得到伺服應該達到的目標速度。

5結束語

目前，設備已在客戶現場正常運行，實踐證明該系統可以確保按照產品工藝的要求，無論生產速度快慢與否，都要保證印刷位置不變，滿足了客戶的生產需求。