貝加萊ACOPOS電子凸輪CAM在裁切方向的應(yīng)用

稿件提供：貝加萊工業(yè)自動(dòng)化（上海）有限公司 宋華振
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在印刷后道裁單張、帶色標(biāo)切，金屬加工的開卷校平線上有定長(zhǎng)裁切、瓦楞紙橫切、造紙后道裁切等裁切系統(tǒng)中都會(huì)用到貝加萊ACOPOS伺服驅(qū)動(dòng)器的CAM功能，采用伺服裁切的方式被稱為電子軸裁切，也叫Cross Cutter。

一、應(yīng)用方案

貝加萊裁切方案即可作為主機(jī)的一個(gè)獨(dú)立單元，例如：在柔版印刷中可以由主控來控制裁切伺服系統(tǒng)工作，也可以構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的裁切系統(tǒng)，例如，這里，我們可以采用貝加萊PP35作為控制器來控制一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行的裁切控制。

二、產(chǎn)品簡(jiǎn)介

1 ）PP35是貝加萊提供的一個(gè)非常適合小型機(jī)器控制的集成控制器，它有160*80灰度顯示，并且有非常美觀設(shè)計(jì)的按鈕可供操作之用，另外，它的背面還有16點(diǎn)DI和16點(diǎn)DO，并且可以通過CAN總線方式連接伺服驅(qū)動(dòng)器、第三方變頻器等，是一個(gè)經(jīng)濟(jì)型的緊湊控制方案。

2）ACOPOS伺服驅(qū)動(dòng)器不同于普通伺服驅(qū)動(dòng)器的功率放大功能，它是一個(gè)內(nèi)部集成了很多功能塊可供調(diào)用的智能型伺服驅(qū)動(dòng)器，例如：電子齒輪、電子凸輪、虛擬主軸等均包含在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)。因此，ACOPOS本身就具有很強(qiáng)的運(yùn)算功能，而PP35需要提供的就是裁切參數(shù)，例如：裁切尺寸、裁切速度等，而ACOPOS可以據(jù)此自行計(jì)算加減速曲線和同步區(qū)間等關(guān)鍵運(yùn)行曲線的計(jì)算。

另外ACOPOS還有兩個(gè)很重要的特點(diǎn)對(duì)于裁切非常重要：
A．掛接異步電機(jī)構(gòu)成異步伺服系統(tǒng)，對(duì)于動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合，例如瓦楞紙橫切，則可以使用異步電機(jī)來達(dá)到系統(tǒng)的柔性和效率，但是，卻可以降低成本。
B．可掛接多個(gè)編碼器，通常的裁切系統(tǒng)是跟隨外部的一個(gè)速度，而這個(gè)速度由一個(gè)編碼器給出，ACOPOS伺服驅(qū)動(dòng)器支持最大三個(gè)編碼器輸入，并且可支持增量式、旋轉(zhuǎn)編碼器、絕對(duì)式編碼器等。
這兩個(gè)特點(diǎn)使得ACOPOS伺服驅(qū)動(dòng)器具有了很大的適應(yīng)范圍。

三、裁切方案描述

1.定義：裁切長(zhǎng)度為L(zhǎng),刀輥周長(zhǎng)為C，裁切線速度V

2.速度同步：通常為了保證裁切的精度，在刀尖與裁切的紙張進(jìn)行接觸時(shí)，必須保證刀尖的線速度與紙的線速度一致，才不會(huì)因?yàn)樗俣炔疃斐蓪?duì)裁切品的搓拉錯(cuò)位造成誤差。

3.編碼器輸入：線速度測(cè)量的編碼器可以直接接入到ACOPOS的第二個(gè)編碼器模塊，與伺服電機(jī)的編碼器在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部進(jìn)行直接比較，由于是在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)直接比較，因此系統(tǒng)的響應(yīng)速度非常快。

4.電子凸輪曲線CAM

如圖所示，在刀輥的周長(zhǎng)上被劃分為同步區(qū)域和非同步區(qū)域，設(shè)置了同步起始位置、切割位置、同步結(jié)束位置、參考點(diǎn)位置、加速位置，這些都是根據(jù)線速度V和裁減長(zhǎng)度L、刀輥周長(zhǎng)C等由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算的結(jié)果。

ACOPOS 的CAM支持高達(dá)6階的曲線描繪能力，使得系統(tǒng)曲線光滑平穩(wěn)，無沖擊，保障了裁切的精度和機(jī)械系統(tǒng)的最小沖擊。

5.裁切工況
a)當(dāng)L=C時(shí)，則系統(tǒng)按照勻速加工，可以理解為電子凸輪曲線的階次為0
b)當(dāng)L>C時(shí)，則在裁切完成后，刀輥減速運(yùn)行等待第二次裁切；
c)當(dāng)L<C時(shí)，則裁切完成后，刀輥加速運(yùn)行等待第二次裁切；

應(yīng)用效果：在瓦楞紙橫切中可以達(dá)到220m/min的裁切速度，裁切精度達(dá)到+/-0.5mm，而在印后裁切中精度可以達(dá)到+/-0.15mm，在鋼板定長(zhǎng)切中也可以達(dá)到+/-0.2mm的精度，速度則根據(jù)客戶應(yīng)用情況而不同，衡量裁切系統(tǒng)速度的指標(biāo)主要集中在對(duì)最小裁切尺寸的裁切速度上，而在這個(gè)方面ACOPOS的表現(xiàn)也是非常優(yōu)秀。

四、方案優(yōu)點(diǎn)
這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于：
1. 降低成本：雖然增加了伺服系統(tǒng)的成本，但是，傳統(tǒng)的機(jī)械裁切方式是采用與裁切尺寸相同的裁切刀輥來實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于裁切尺寸變化不大的加工而言，這并不會(huì)增加太多成本，但是，對(duì)于裁切尺寸變化比較大，則需要儲(chǔ)備很多刀輥， 而采用伺服方式則只需要一個(gè)刀輥，這樣就降低了刀輥的成本。
2. 生產(chǎn)柔性：通過設(shè)定裁切尺寸，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算運(yùn)動(dòng)曲線，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)刀輥對(duì)不同尺寸的裁切，而無須更換刀輥，系統(tǒng)的生產(chǎn)柔性-即適應(yīng)的裁切范圍被擴(kuò)大了。
3. 生產(chǎn)速度：生產(chǎn)速度不僅包含伺服可以更高的速度來裁切，而且也包括對(duì)訂單切換而造成的換裝時(shí)間的降低。
4. 由于貝加萊ACOPOS伺服驅(qū)動(dòng)器采用了電流前饋技術(shù)使得在裁切之前已經(jīng)能夠給出電流值，使得PID計(jì)算能夠快速的達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，不僅精度得到保障，而且也降低了機(jī)械沖擊。
5. ACOPOS支持多編碼器及異步伺服系統(tǒng)，適應(yīng)的應(yīng)用范圍光。

五、CAM應(yīng)用擴(kuò)展

除了如上所介紹的應(yīng)用外，ACOPOS的CAM功能也可以擴(kuò)展到更多的應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用狀況，例如：園壓圓模切、圓壓圓燙金系統(tǒng)的動(dòng)作也是需要一個(gè)同步區(qū)域進(jìn)行模切、燙金。不干膠標(biāo)簽印刷的同步控制等諸多應(yīng)用中，也會(huì)使用到電子凸輪CAM功能。
在紡織機(jī)械中電子凸輪細(xì)紗機(jī)、包裝機(jī)械的連續(xù)灌裝動(dòng)作、立式包裝的橫切熱封動(dòng)作、金屬加工中的彈簧變徑加工、剪板折彎等中都會(huì)使用到CAM功能。

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