瓦楞紙橫切機(jī)改造方案

分類：解決方案日期：2010-07-16 09:17:05

前言

近年來，由于世界計算機(jī)技術(shù)及電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，為交流變頻技術(shù)的發(fā)展提供了前提條件，尤其是電流矢量控制的變頻伺服控制器的出現(xiàn)，其1：1000的變頻范圍，150%的零速轉(zhuǎn)矩，0.01HZ的速度分辨率，在眾多領(lǐng)域內(nèi)具備了優(yōu)異的控制性能，優(yōu)異的性能價格比已成為取代直流伺服控制的潮流。

　　性能比較

當(dāng)今瓦楞紙橫切機(jī)主要有機(jī)械刀和電腦刀之分，從控制系統(tǒng)來分電腦刀又有直流系統(tǒng)和交流變頻系統(tǒng)兩種。

機(jī)械刀主要由主電機(jī)同時拖動雙面機(jī)和橫切機(jī)，靠調(diào)整主電機(jī)和橫切機(jī)之間的機(jī)械無級調(diào)速箱的傳動比來調(diào)整剪切長度。這就決定了機(jī)械刀有以下缺點(diǎn)：

　　1、更換工單時必須調(diào)整機(jī)械無級調(diào)速箱的傳動比和機(jī)械刀的偏心裝置。使換工單的時間長及廢品增多。

　　2、由于紙板的長度由調(diào)速箱的傳動比來調(diào)整，所以一旦調(diào)速箱出現(xiàn)機(jī)械磨損、齒輪間隙過大，雙面機(jī)皮帶打滑，紙板的精度就難以保證。因此機(jī)械刀在使用約一年后就會出現(xiàn)紙板長度誤差過大的現(xiàn)象，紙板隨著生產(chǎn)的速度越高其長度誤差越大。一般紙板長度誤差大于5MM。

　　3、機(jī)械刀的調(diào)速靠主電機(jī)使用滑差電機(jī)來調(diào)速，由于滑差電機(jī)低速力矩差、效率低，與變頻調(diào)速系統(tǒng)相比，耗電量要大的多。

電腦刀的傳動結(jié)構(gòu)與機(jī)械刀的不同：雙面機(jī)和橫切機(jī)分別由不同的電機(jī)驅(qū)動，橫切機(jī)由電腦、調(diào)速系統(tǒng)、檢測輪組成一個速度閉環(huán)控制系統(tǒng)，由檢測輪將紙板的速度檢測并送進(jìn)電腦，電腦根據(jù)紙板的速度和預(yù)設(shè)的紙板長度按固有的算法算出橫切機(jī)的速度指令，并將速度指令發(fā)給調(diào)速系統(tǒng)，由調(diào)速系統(tǒng)控制橫切機(jī)的刀速，實(shí)現(xiàn)紙速和刀速的同步控制。

　　根據(jù)調(diào)速系統(tǒng)的的不同，電腦刀又分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流伺服調(diào)速系統(tǒng)之分。與機(jī)械刀相比有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1、電腦刀由于單獨(dú)控制橫切刀，紙板長度靠預(yù)定的算法調(diào)整橫切機(jī)刀速來實(shí)施，故此不存在換單時的機(jī)械調(diào)整，從而減少廢品和提高生產(chǎn)率。

　　2、電腦刀的機(jī)械結(jié)構(gòu)要比機(jī)械刀的結(jié)構(gòu)簡單得多，紙板精度也并非靠機(jī)械的精度來實(shí)現(xiàn)，不存在調(diào)速箱的機(jī)械磨損等問題。電腦刀的紙板精度主要由檢測輪（旋轉(zhuǎn)編碼器）、調(diào)速系統(tǒng)（直流、交流伺服）等電氣元件的分辨率以及控制算法而定，其精度要比機(jī)械刀的精度要可靠得多，電腦刀的紙板精度一般在+/-1~2MM以內(nèi)。

　　3、檢測輪的打滑也會導(dǎo)致紙板長度精度變差，但檢測輪的打滑與雙面機(jī)皮帶的打滑相比要輕的多，也容易消除的多。

電腦刀的直流調(diào)速系統(tǒng)與交流伺服調(diào)速系統(tǒng)控制橫切機(jī)的紙板精度、生產(chǎn)效率都比機(jī)械刀的精度高，但直流調(diào)速系統(tǒng)有以下缺點(diǎn)：

　　1、造價比交流變頻調(diào)速系統(tǒng)高約20%。

　　2、耗電量比交流變頻調(diào)速系統(tǒng)高約10~15%

　　3、直流系統(tǒng)低速有死區(qū)，造成控制不穩(wěn)定。

　　4、直流電機(jī)的碳刷必須定期維護(hù)和更換。

　　因此，全電腦交流變頻控制系統(tǒng)是目前瓦楞紙橫切機(jī)最佳的控制系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)簡介

QP-Ⅱ型瓦楞紙橫切機(jī)全電腦交流伺服變頻控制系統(tǒng)是本公司開發(fā)，并經(jīng)過兩次重大改進(jìn)，現(xiàn)已成為國內(nèi)最先進(jìn)的瓦楞紙橫切機(jī)控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)的組成如下:

　　橫切機(jī)電腦控制系統(tǒng)主要由上位計算機(jī)、下位計算機(jī)、伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號采集元件及變換電路、人機(jī)對話控制柜等幾部分組成:

　　1、上位計算機(jī)的基本功能及配置

　　本系統(tǒng)采用了兩級計算機(jī)控制，上位機(jī)主要完成數(shù)據(jù)給定，畫面顯示及部分管理控制功能，可安排上百組剪切訂單和記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并配置有自學(xué)習(xí)軟件用以補(bǔ)償和修正各種情況引起的剪切誤差。上位機(jī)采用適用于工業(yè)現(xiàn)場的工控機(jī)，鍵盤采用帶防塵的薄膜鍵盤。具有適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境粉塵大的特點(diǎn)。其與下位機(jī)通訊是通過RS-232/422串行口通訊模塊，具有抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

　　2、下位機(jī)（中央處理器）采用日本三菱公司的可編程控制器，是整個控制系統(tǒng)的核心。負(fù)責(zé)將采集的信號處理，按照伺服控制的原理發(fā)出指令，完成一系列的控制。

　　3、本系統(tǒng)的主軸驅(qū)動及伺服控制的速度、位置檢測部件均采用旋轉(zhuǎn)編碼器。其精度高與可靠性高的特點(diǎn)為伺服高精密控制提供可行性。

　　4、系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用交流伺服變頻器和大功率交流伺服電機(jī)。其大啟動力矩和高速度精度的特點(diǎn)為高速度、高精度生產(chǎn)提供保證。

　　5、刀架采用無偏心裝置的電腦橫切刀，而電機(jī)與刀架之間連接是帶消間隙的減速機(jī)構(gòu)。

　　6、送紙電機(jī)（即主軸驅(qū)動）采用變頻伺服控制，采用這種方式可以使到送紙的速度穩(wěn)定，提高紙板的剪切精度，而且可與橫切機(jī)的電機(jī)共用制動功率，實(shí)現(xiàn)交流伺服再生制動，與機(jī)械刀相比，節(jié)能達(dá)到30%以上。

　　投資與回報

瓦楞紙橫切機(jī)由機(jī)械刀改為QP-Ⅱ型交流伺服變頻控制的電腦刀的造價為￥320000.00。

　　以1.6米瓦楞紙線、月產(chǎn)值為￥5000000.00、電費(fèi)為￥1.00，每天生產(chǎn)8小時計算回報周期：

　　A）機(jī)械刀的剪切精度為+/-5MM以上，電腦刀的剪切精度為+/-1~2MM，以平均紙板長度為1200MM計算，側(cè)提高剪切精度一項(xiàng)每月可節(jié)約成本：

　　產(chǎn)值*精度差/平均紙板長度=產(chǎn)值*0.005=￥25000.00

　　B）1.6米線機(jī)械刀的雙面機(jī)耗電量約為25KW/H，而交流伺服變頻電腦刀的雙面機(jī)與橫切機(jī)耗電量僅為10KW/H以下，以每天生產(chǎn)8小時計算，月節(jié)電費(fèi)為：（25-10）*8*30*1.00=3600.00

　　C）機(jī)械刀要保證+/-5MM的精度，一般生產(chǎn)速度不可能大于80米/分，而交流伺服變頻的電腦刀其生產(chǎn)速度可達(dá)到100~120米/分，再加上其換單快捷，這就大大提高了生產(chǎn)效率，同時也降低了單面機(jī)、涂膠機(jī)、雙面機(jī)的加熱、加壓、傳動能耗。

　　綜合以上所述，改造橫切機(jī)的投資在一年內(nèi)時間就可回收。

　　系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)、設(shè)備清單

　　QP-Ⅱ型交流伺服變頻控制電腦刀技術(shù)指標(biāo)如下：

　　速度：100米~120米

　　刀架寬度：1.6米，1.8米，2.0米

　　剪切精度：+/-1~2MM （95%）

　　變速剪切精度：+/-2MM （95%）

　　最短剪切長度：500MM

　　最長剪切長度：6000MM

　　QP-Ⅱ型交流伺服變頻控制電腦刀設(shè)備清單如下：

　　編號名稱型號數(shù)量產(chǎn)地（廠家）

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