一、 前言
本文介紹的是高速肥皂切割機，可以在線切割各種長度的肥皂，可以兩種方式切割.一是定長方式,設定好需要的長度,然后,隨著,肥皂出條機的快慢,自動切割出精確度很高的等長的肥皂,然后,再把切割后的肥皂放到打印機里印字。二是定位套花方式,出條機出來的肥皂,經(jīng)過一印花輪,印上產(chǎn)品標識,要求切割在每個標識中間,并且克重要準，兩種方式均要求克重誤差小,切口垂直。無論是以上哪種方式，都可歸結(jié)為飛剪控制，總的要求是切刀要與出料速度同步，切的定長要準。兩種方式的區(qū)別在于跟隨開始部分，定長方式只要啟動跟隨，從軸就采集主軸脈沖，按CAM表運行。定位方式在于，開始時等到一個外部接近開關啟動信號，然后才按定長方式走，不過，定位模式這個定長是固定的，等于印花輪周長處以印花數(shù)，可在線調(diào)整開始跟蹤的位置。
二、 高速切割機機構(gòu)和原理
1、設備結(jié)構(gòu)
高速切割機共包含以下部分機構(gòu)，分述如下：
（1） 機架
機架由角鋼框架及不銹鋼臺面組成，并設置腳輪便于移動，當設備到位后可將支腳調(diào)低作為穩(wěn)定支撐。
（2） 測量機構(gòu)
安裝于皂條出來部分，如圖所示A，同軸聯(lián)接一2500線的A/B相的差分編碼器,測量皂條的出條速度,及長度。是電子凸輪運動中的主軸。
（3） 切刀機構(gòu)
主要由臺達B系列2000W伺服電機、傳動機構(gòu)組成，是電子凸輪運動中的從軸。
（4） 皮帶傳動
包括臺達B系列750變頻電機、傳動皮帶等，要求皮帶速度跟蹤出條速度,同步升降速。
（5） 電氣控制
包含電氣控制箱、觸摸屏操作盒。采用DVP-20PM00D運動控制器作為控制核心，觸摸屏作為人機交換，伺服電機作為執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)肥皂切割的精確控制。
2、設備工藝流程
啟動切刀回原點→選擇模式(定長或套花定位)→設定參數(shù)→跟隨啟動→循環(huán)生產(chǎn)
3、電氣系統(tǒng)配置
電氣控制主要包括切刀、皮帶速度動作控制部分。具體配置如下：
三、 飛剪控制及電子凸輪功能應用介紹
1、飛剪控制電子凸輪的應用方案
國內(nèi)現(xiàn)在一般普通肥皂切割機控制原理（無論是采用AB MICROLOGIX1500 或 OMRON
CP1H) 均是采用如下方案：
內(nèi)置高速脈沖輸入輸出功能的小型PLC，分別通過兩個編碼器輸入到PLC內(nèi)置兩個高速輸入點，一個高速輸入編碼聯(lián)一定長的壓輪,如圖 中B點所示，采集皂條的線速度,采集來的脈沖頻率乘以一定的速比,然后作為輸出高速脈波驅(qū)動伺服,將切刀動作速度與皂條的線速度的速比進行簡單速度同步，達到切面垂直,另一高速輸入編碼器,與印花輪傳動連在一起,如圖中A點所示，這個編碼器的數(shù)值與預設長度(或套花長度)的數(shù)值比較,達到預設值時，比如650PULSE,產(chǎn)生中斷,使能高速脈沖輸出,也就是使切刀動作。這種方法切刀動作總是在滯后動作，受線速度，PLC運算影響，同步精度差，計算量大，CPU處理時間較長，因此會出現(xiàn)克重不均勻等問題，嚴重影響成品的質(zhì)量。在低速的情況下尚可基本達到要求，但是對于高速時就會切面不齊整，克重誤差很大,成品品質(zhì)低下。
本方案高速切割機的飛剪功能在于20PM電子凸輪的應用，如下圖所示，在刀輥的周長上被劃分為同步區(qū)域和異步區(qū)域，設置了加速位置，同步起始位置、切割位置、同步結(jié)束位置、參考點位置，這些都是根據(jù)線速度V和裁減長度L、壓花輥周長C等由PM計算的結(jié)果，在20PM內(nèi)生成CAM曲線，測量的高速編碼器信號直接接入到PM的編碼器輸入，不作運算,直接按PM內(nèi)的寄存器數(shù)據(jù)軌跡走，因此系統(tǒng)的響應速度非?？臁Ｒ虼吮ＷC了切割速度同步，切割長度的精度。
2、電子凸輪的實現(xiàn)方式
（1）獲取主軸位置；
獲取主軸位置有多種方法：一是采用虛擬軸，計算簡單準確；二是從主軸編碼器或伺服脈沖獲取，將主軸編碼器信號進行處理；三是從測量編碼器獲取。獲得編碼器信號之后，將其換算成主軸位置。這個飛剪系統(tǒng)采用的是第三種方案。
由編碼器脈沖獲取主軸位置
（2）實現(xiàn)主從軸的嚙合
實際上是定義主從軸之間的關系（稱之為cam table）。cam table有兩種方法表述：一是采用X、Y的點對點關系；二是采用兩者的函數(shù)關系。cam table的獲取也有多種途徑：根據(jù)實際工作中測量到的點與點之間的對應關系，根據(jù)主從軸的標準函數(shù)關系。cam table可以定義多個cam曲線。關系確定和實現(xiàn)后，根據(jù)主軸的位置，就能得到從軸的位置。在20PM控制器內(nèi)，CAM曲線既可通過手動編程時生成也可通過程序自動生成。本系統(tǒng)通過程序自動生成。
3、臺達20PM運動控制器電子凸輪功能介紹
臺達20PM運動控制器除了實現(xiàn)直線/圓弧插補以及定位功能之外，內(nèi)嵌了電子凸輪功能，使其可以應用在多種運動控制場合。
20PM為2軸運動控制器，具有2路500KHz的輸入與輸出，在電子凸輪功能中定義X軸為從軸，編碼器輸入軸為主軸，當定義好cam table后，從軸依據(jù)定義的曲線跟隨主軸運動。臺達DVP-20PM00D是一款專用運動控制型PLC，采用高速雙CPU結(jié)構(gòu)形式，利用獨立CPU處理運動控制算法，可以很好地實現(xiàn)各種運動軌跡控制、邏輯動作控制，直線/圓弧插補控制等，在高速肥皂切割機中正是利用了20PM運動控制器的電子凸輪功能很好的解決了上述高速切割時出現(xiàn)的不垂直、不等長等問題。
下圖是電子凸輪設定的軟件界面。
在軟件中我們可以清楚地利用圖形方式設定、修改電子凸輪曲線。當我們點擊進入資料表單設定按鈕時會彈出下面的區(qū)段設置表。使用者需先設定Start Ang, End Ang, Stroke以及透過下拉式選單選取CAM curve（具有連續(xù)、正弦、勻加速等6種曲線，并可加入其他標準曲線和自定義曲線）,在設定完成后按下Setting completed按鈕, 即可在主畫面繪制位移, 速度, 加速度坐標圖
下圖是以高速肥皂切割機為例的電子凸輪曲線圖，采用程序自動生成，以下是自動生成CAM表的相關參數(shù)。
D0=k10000 _ 建立飛剪CAM data
D101..D100 _ 整數(shù)格式主軸長度,
D103..D102 _ 整數(shù)格式從軸長度
D105..D104 _ 整數(shù)格式從軸同步長度
D107..D106 _ 浮點格式從軸同步倍率
D109..D108 _ 浮點格式從軸最高倍率限制
D110 _ 曲線選擇(0 const speed,1 const Acc,2 SingleHypot,3 Cycloid)
D111 結(jié)果(0 ok, 1 條件無法滿足, 2 CAM長度不足)
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