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臺達20PM運動控制器在數(shù)控裁板機中的應用
2024/08/10

基本介紹

木材由原木經(jīng)過去皮機、旋切機、裁板機即可按要求加工成為一定長寬和厚度尺寸的木板,作為生產(chǎn)木工板、裝飾板、膠合板等的原材料,我們?nèi)粘I钏醚b飾的木材都是以裁斷后的木板加工而成的。

旋切機為裁板機前道工序,目前其生產(chǎn)效率較高,在自動裁板機應用之前,大多采用人工半自動裁板機,即人為通過靠板測定裁切距離,利用腳踏開關控制切刀裁斷,切斷精度低,效率低下,通常一臺旋切機要配置三臺裁板機才能保證連續(xù)生產(chǎn),且耗費大量人工,隨著企業(yè)對提高生產(chǎn)效率和控制精度、降低人力成本的需要,對于自動裁板機的需求越來越急迫。

本案例主要介紹采用全系列臺達機電產(chǎn)品如何實現(xiàn)數(shù)控裁板機設備的自動化控制。

設備介紹

(1) 機架
機架由角鋼框架構成,設置有地腳螺釘作為固定用,減輕設備機臺震動影響。
(2) 傳動機構
包括一臺4kW傳送電機和一臺2.2kW裁切電機以及相關減速機和齒輪鏈輪機構,是設備動力傳動系統(tǒng)。傳送電機由臺達VFD037E43A變頻器驅(qū)動,經(jīng)過1∶19的鏈輪減速帶動送料機構和出料機構運動,完成進料和出料動作。裁切電機由臺達VFD037VE43A-2變頻器驅(qū)動,經(jīng)1∶17減速機傳動到裁切軸完成裁切動作。
(3) 送料機構
由皮帶輥及傳送皮帶組成,將旋切機旋切成型的木板輸送到裁切機構,要求采用平接皮帶保證傳送平穩(wěn),避免待切料跳動影響編碼器計長。
(4) 裁切機構
裁切機構是整個設備關鍵部分,它由上刀輥和下膠輥構成,刀輥長約2米,直徑280毫米,有單刀和雙刀兩種方式可選,可裁切最大寬度為1.8米的木板,當?shù)遁伜湍z輥相對旋轉(zhuǎn)運動時即完成裁切動作。一般來說刀輥有較大的慣量,剪切時會對設備機臺造成沖擊,對驅(qū)動器的功率需求也較大,特別是電機直驅(qū)方式需要的電機功率就更大了,在此采用小功率電機加減速機方式驅(qū)動,降低了設備的成本。
(5) 出料機構
出料機構也是由皮帶輥及傳送皮帶組成,長度約4米,將裁切后木板送出并堆碼。
(6) 光電檢測系統(tǒng)
設備共有三個木板檢測光電開關和一個原點光電開關,主要用于檢測有無待切料和待切料有無缺陷,以及切刀原點位置檢測。
(7) 計長編碼器機構
設備配置兩個編碼器,其中一個安裝于進料部分,作為待切料計長,也是切刀運動的主軸位置回饋信號,切刀軸根據(jù)計長編碼器反饋的脈沖信號作裁切動作,保證裁切長度的精度要求,由此可見此編碼器的精度關系到設備的整體精度,可選用較高分辨率編碼器,同時在機械安裝時要求穩(wěn)定可靠,一般采用較大重量或有張力的金屬滾輪壓在待切木板上,保證之間的接觸及摩擦和無相對運動,編碼器軸安裝于金屬滾輪,不直接與待切物料接觸受力;另一個編碼器安裝于切刀輥電機軸,作為切刀自閉環(huán)反饋信號。
(8) 電氣控制系統(tǒng)
電氣控制采用臺達整體方案,主要由臺達機電產(chǎn)品構成,包含主控制器、變頻器、文本顯示器、編碼器、PG卡等,其中主控制器20PM為控制核心,完成設備控制功能。

設備示意圖 見圖1、圖2

應用規(guī)劃及效果

綜合分析工藝需求,數(shù)控裁板機達到了以下的要求:
1、 設備運行過程中可隨時調(diào)整預先設定好的裁切長度,包括快切長度、設定長度、尾板長度三種長度的切換,以達到節(jié)省原料的目的。
2、 滿足±1mm精度控制的要求。
3、 切刀裁切時保證其線速度與木板送料線速度相同,避免了速度差造成擋板或拉板,這樣切斷口比較整齊,沖擊比較小。
4、 通過光電檢測木板缺陷并作相應處理。
5、 切刀運動需要加減速平滑,盡量減少對變頻器和電機的超頻使用以及對設備機械結構的沖擊。

通過對設備控制要求的分析,這是比較典型的飛剪裁切功能應用,而臺達20PM已內(nèi)置飛剪功能,可采用以DVP-20PM為控制核心的臺達整體解決方案完成對切刀控制,實現(xiàn)設備控制要求,傳動控制示意圖如圖3

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