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精准同步,英威腾带你盘点切条机电气传动系统
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摘  要:市场对砖块的精度和效率要求越来越高,切条机也从原来的通过气缸夹紧泥条进行同步的方式,改变为应用伺服凸轮功能带追剪机构进行剪切。机构使用曲柄滑块结构,普通追剪飞剪曲线难以精准同步。英威腾使用DA200伺服内置电子凸轮功能,解决了精准同步的问题,使切条精度和效率得到明显提升。

关键词:凸轮 砖块切条机 DA200伺服

一、引言

切条机是是一种用于定长切割的设备。切条机老旧机型采用气缸压合在泥条上的方式,带动切刀与泥条同步进行分切。这种方式使得泥条会有压痕,且由于气缸动作的偏差,切条误差大于5mm以上。

随着自动控制技术不断的提高,运动控制系统愈加成熟,定长裁切设备从传统的停剪,逐渐发展到飞追剪,锯或刀追踪物料达到同步后剪切,极大提高了工作效率。同时由于飞追剪的同步切割性,相对而言可以减小电机功率,在成本上有较好的控制。英威腾所提供的砖块切条机控制系统及方法,能适应精准、快速、同步切割要求,明显提高切割效率和品质,降低企业营运成本。

二、项目方案

本项目客户是专业的极具规模的砖块切条机制造商,原有装备以机械凸轮方式进行分切,普通追剪曲线难以精准同步,相对误差偏大,有压痕,效率低。

英威腾深挖行业需求,深入研究工艺流程,推出了以英威腾控制器+伺服+触摸屏为核心的新型砖块切条机控制系统应用方案。核心电气部件全套采用英威腾产品,性能稳定可靠,产品维护方便。该方案控制层采用英威腾IVC1作为系统核心控制器,对追剪、切刀要求工艺环节使用DA200-E伺服电机驱动,伺服与控制器采用Modbus总线通讯连接。

DA200伺服内置电子凸轮功能,用电气的方式模拟机械凸轮做曲线运动。英威腾使用DA200电子凸轮功能替代机械凸轮,简单设定就可根据需求轻松更改加工轨迹,追随性更好,灵活性更强。并且客户不再需要繁琐的更改机械凸轮,减少机械成本和磨损,减少了后期维护,具有更高的效率和稳定性。

DA200伺服ServoPlorer软件支持凸轮规划与设定功能,可以轻松改变凸轮曲线,曲线两点间完成自动平滑差补,凸轮轮廓可达3600点,设备运转更平顺,适用于飞剪、追剪及其他主从应用的场合。

通过本方案,客户减小机械投入,达到免更换凸轮,免维护的目的,使用excel制作对应曲柄滑块结构的凸轮曲线得到同速的同步区,实现了同步切刀机构和泥条的追剪功能,明显提高了精度和速度,速度达到50m/min,精度达到+1mm。

三、 砖块切条机的电气传动系统特点

砖块切条机主传动部分为曲柄滑块机构,由带电子凸轮功能的伺服系统带动L1曲柄360度转动,通过L2连杆机构带动滑块(工作台)左右位移,其移动速度及位移变化随着码坯机主轴速度实时改变且非线性动作,当进入同步区输出啮合区域中伺服给PLC电位信号,PLC输出定长脉冲控制切刀伺服移动实现砖块切割,伺服控制偏执式曲柄滑块机构原理如下图所示:


伺服电子凸轮需满足如下要求:

1、切刀机构在同步区和进料泥条同速;

2、在进料泥条最高速40米/分的速度下伺服运行不超过最高速2500转/分;

3、切的泥条长度可设置。

分析计算曲杠滑块结构转动轴与滑块的位置关系,列出相应方程式,由excel计算凸轮曲线得下图曲线:

设备实物如下图:

四、系统控制实现

4.1 系统拓扑图

4.2 砖块切条机电气配置

名称

数量

型号

英威腾DA200伺服驱动

1

SV-DA200-1R0-4-E0

英威腾DA200伺服电机

1

SV-MM13-1R0E-4-1A0-1000

英威腾DA200伺服驱动

1

SV-DA200-1R0-4-E0-00T0

英威腾DA200伺服电机

1

SV-MM13-1R0F-4-1A0-3000

英威腾PLC

1

IVC1L-1410MAT

英威腾触摸屏

1

VS070HE-1

编码器

1

欧姆龙1000线

4.3 伺服参数设置

电子凸轮伺服部分关键参数见下表。

功能玛

功能说明

参数值

功能玛

功能说明

参数值

P0.00

电机型号

4500

P4.04

485通讯校验码

N 8 1

P0.01

编码器类型

2500

P5.10

回原点方式选择

27

P0.20

位置指令选择

5(电子凸轮输入)

P5.19

回原后指定目标位置

3000

P3.00

开关量1输入配置

103(伺服使能)

P7.00

ECAM凸轮曲线选择

0(三次样条)

P3.01

开关量2输入配置

4(报警清除)

P7.02

ECAM使能来源选择

0(参数有效)

P3.02

开关量3输入配置

17(HOME开关输入)

P7.05

ECAM主轴脉冲输入量

4800

P3.03

开关量4输入配置

18(HOME触发)

P7.06

ECAM主动轴脉冲输入滤波等级

6

P3.10

开关量1输出配置

3(故障输出)

P7.16

啮合区域正端数字输出

1176

P3.11

开关量2输出配置

F(回零完成)

P7.17

啮合区域负端数字输出

2616

P3.12

开关量3输出配置

20(凸轮啮合区域中)

P7.20

ECAM脱离条件

4

P4.03

485通讯波特率

19200

P7.21

ECAM脱离啮合主轴位置

4800

电子凸轮使用ServoPlorer V4.18软件导入,步骤简单,易用性强,具体操作如下:打开软件-工具-电子凸轮-三次样条-下一步-从文件导入数据-选择电子凸轮表-下载数据到驱动器-完成。下载完电子凸轮曲线、伺服参数、PLC程序和触摸屏程序后开始系统调试。

1. 触摸屏中通过输入输出界面测试I/O点接线正确。

2. 点动运行伺服测试伺服接线正确.

3. 自动运行程序.

五、结束语

该台设备使用英威腾DA200-E伺服电子凸轮功能后,切条精度高,现场测试达到稳定1mm精度。切刀机构同步区范围大,切刀轴速度要求降低,最大运行速度提高,支持最高50m/min来料速度。电子凸轮曲线平滑,实际运行机械抖动微小。英威腾DA200-E砖块切条机方案帮助客户实现了设备的升级改造,显著提升切刀精度和生产速度,具有更高的效率和稳定性,使设备运转更顺畅,柔性生产更灵活。

参考文献

[1] 《DA200交流伺服驱动器电子凸轮系统技术指南》深圳市英威腾电气股份有限公司

[2] 《DA200高性能通用交流伺服驱动器_V2.2》上海英威腾工业技术有限公司

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