西门子更高性价比的瓦楞纸单轴横切方案

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关键词:摘要:西门子更高性价比的瓦楞纸单轴横切方案具有的性能亮点包括:电子凸轮裁切;五次多项式凸轮曲线,降低对机械系统的冲击;裁切时刀辊与材料同步,同步超速可调。  【引言】  我国是制造业大国,而包装工业也随着工业品的制造而迅猛发展。目前中国生产的瓦楞纸包装制品、复合软包装、金属桶、集装箱、塑料编织袋等主要产量已居世界前列。中国包装...
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  • 摘要:西门子更高性价比的瓦楞纸单轴横切方案具有的性能亮点包括:电子凸轮裁切;五次多项式凸轮曲线,降低对机械系统的冲击;裁切时刀辊与材料同步 ,同步超速可调。

 

【引言】
  我国是制造业大国,而包装工业也随着工业品的制造而迅猛发展 。目前中国生产的瓦楞纸包装制品、复合软包装 、金属桶、集装箱、塑料编织袋等主要产量已居世界前列。中国包装工业已经基本形成了一个以纸 、塑料、金属、玻璃 、印刷、机械为主要构成,拥有一定现代化技术装备、门类比较齐全的工业体系。
  在包装工业中 ,瓦楞纸的应用非常广泛,几乎所有的轻工业产品都会用到瓦楞纸板箱进行包装,比如食品 、饮料 、烟草、电子产品及电器等 。而横切机是瓦楞纸板生产线末端的一个非常重要的环节 ,也是制造包装盒之前的最后一个环节。因此,横切机的性能是影响产品质量和产量的一个重要因素。同时,横切机也是瓦楞纸板生产线中自动化程度较高的环节之一 。


【行业背景】
  出于对车速、废品率和换单灵活性的要求 ,目前电脑横切机得到了越来越广泛的推广。根据控制系统的不同 ,电脑横切机有两大类:
  第一类是采用单片机和普通变频器进行控制。在单片机中进行位置闭环,然后将速度指令发送给变频器,从而驱动马达与纸板的进给进行跟随 。其优点是成本低 ,但由于单片机对位置闭环控制的扫描周期较长,导致高速下的速度给定精度较低;同时普通变频器的跟随特性较差,无法完全跟随给定 ,从而进一步带来误差 。
  第二类是采用专业运动控制系统和伺服驱动器进行控制。位置闭环直接由运动控制系统来控制。毫秒甚至是微秒级的运算周期可以保证高精度的位置给定;同时伺服系统出色的跟随特性也能够保证更高的精度 。
将在本文中介绍的横切方案,即是采用西门子运动控制系统及伺服驱动器的第二类方案。
【机械结构】
  目前的瓦楞纸生产线中,横切部分一般称为横切机台。通常 ,横切机台只有一个刀辊马达,而没有主动进给部分 。即使有进给马达,也不会采用伺服驱动 ,而是采用普通变频器来驱动。因此,瓦楞纸板的进给量需要由测量辊检测后传送给运动控制系统,通过同步或电子凸轮功能控制刀辊驱动器。


【系统配置】
  下图为采用西门子运动控制系统Simotion D410 及伺服驱动器Sinamics S120的系统配置图 。


配置图中共包含以下组件:
  (1)上位控制工控机作为人机界面 ,接收用户的给定与设置 ,同时管理订单,并与整线控制系统进行通讯;
  (2)Simotion D410是西门子公司最新的单轴运动控制系统,与上位工控机之间通过标准(D410 PN型)进行通讯:接收设置与订单 ,并且实时将机器的状态,如车速 、电流、电机温度等信息传送给工控机进行处理或显示; 
  (3)伺服驱动器Sinamics S120接收Simotion D410发出的位置指令,并且以125微秒为周期进行刀辊位 置采样 ,并进行位置闭环控制(当激活了动态功能DSC时),驱动刀辊马达运转;
  (4)外部编码器安装在测量辊上,用于检测瓦楞纸板的进给量 ,作为电子凸轮的主轴位置值;
  (5)当需要对瓦楞纸进行色标跟随横切时,可以将色标传感器连接到Simotion D上的快速输入点上。而Simotion D可以通过编程实现色标补偿功能。
【性能指标及亮点】
根据机械部分及电机功率的不同,目前配备该方案的横切机可以达到下面的性能指标:
  幅宽:1400 mm ~ 3300 mm 
  车速:120 m/min ~ 350 m/min 
  裁切长度:300 mm ~ ∞ 
  裁切精度:±1 mm
而该解决方案具有的性能亮点包括:
  电子凸轮裁切; 
  五次多项式凸轮曲线 ,降低对机械系统的冲击; 
  裁切时刀辊与材料同步,同步超速可调; 
  切长不停机更改,并且立即生效; 
  根据需要可以进行色标跟踪裁切 。

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