1 引言
近些年紙箱包裝行業(yè)取得了飛速的發(fā)展，一般的中小企業(yè)以購買紙板生產(chǎn)紙箱為主，產(chǎn)品較為單一，一般很少使用印刷開槽機或者使用不帶開槽的印刷機，開槽部分通過鏈條推紙器方式一般采用人工單張送紙、開槽，生成效率較低；而一般選用高速、高精度、全自動印刷開槽普通的紙箱印刷開槽機紙箱規(guī)格都屬于中小規(guī)格紙箱，較大規(guī)格尺寸的全自動紙箱開槽機市場上鮮有應用成熟的設(shè)備。
紙箱生成的一般工藝流程為：紙板生產(chǎn)→前緣送紙→印刷→壓線開槽→粘箱或釘箱成型→打包，從其工藝流程上可以看出開槽箱的流程較簡單，易于實現(xiàn)高效率；但是現(xiàn)在多數(shù)把這些流程分開來做，沒有形成一條完整的流水生產(chǎn)線，限制了企業(yè)的生產(chǎn)能力，尤其在送紙印刷完畢以后到開槽部分，流程的斷開導致需要人工手動重新進行送紙、開槽，一張大規(guī)格的紙板長度為3m，需要4人完成送紙，造成了極大的人員浪費。
本臺設(shè)備為全自動印刷開槽，即前緣送紙→自動印刷→印刷完畢后送出，信號1檢測→伺服同步送紙→信號2檢測→伺服定位到開槽點→開槽→返回前緣送紙印刷；整套設(shè)備使用臺達DOPB07S415觸摸屏4臺、DVP48EH2主機2臺、DVP32EH2主機2臺、A2 7.5kW伺服2臺、B系列7.5kW變頻器4臺、DOPB07觸摸屏4臺。本套設(shè)備可以同時完成兩組開槽，每組共有8組刀，可以根據(jù)設(shè)定槽距自行計算調(diào)整刀具。設(shè)備正常運行可以達到120m/min，每分鐘近40張的速度遠遠超出人工送紙開槽的速度。
本系統(tǒng)采用A2伺服的凸輪功能，及時追蹤送紙速度并精確定位開槽位置，本文著重闡述了印刷完畢后到開槽部分的自動控制。
2 控制系統(tǒng)設(shè)計
系統(tǒng)控制簡圖見圖1。
圖1 開槽機控制示意圖
圖2 系統(tǒng)控制框圖
高速自動印刷開槽設(shè)備是典型的電子凸輪的應用，要求在同步區(qū)類從動軸的線速度一定要等于主軸軸的線速度，這樣才能夠把紙板非常的平順的送給開槽部。此處利用A2伺服內(nèi)建的電子凸輪功能完成此工藝的實現(xiàn)，通過主軸編碼器作為命令來源控制從軸A2伺服，出紙?zhí)幧涎b有I點光電信號，做為初始位置調(diào)整，并且啟動從動軸的電子凸輪，通過觸摸屏對A2伺服的參數(shù)設(shè)置及PLC完成設(shè)備必要的的邏輯控制，高速自動印刷開槽設(shè)備的設(shè)計主要分為3部分：
（1）印刷出料檢測
印刷出料輥使用臺達B系列變頻器帶動普通電機，電機軸外加編碼器，出料輥每轉(zhuǎn)一圈，編碼器輸出2500個脈沖；電機轉(zhuǎn)速跟隨前沿送紙速度，勻速將已經(jīng)印刷完畢紙箱送入開槽設(shè)備處。通過1#光電傳感器檢測送紙情況，檢測到進料后，啟動開槽伺服，啟動電子凸輪，使兩臺開槽伺服速度與印刷出料同步。
。2）開槽進紙檢測
通過2#光電傳感器檢測開槽機進紙情況，檢測進料后，伺服再定位到開槽位置，重復定位精度1mm。
。3）兩軸同步
1#開槽伺服與2#開槽伺服為同步工作，1#伺服接收印刷出料電機編碼器的脈沖后，使用Bypass方式輸出給2#伺服，達到雙軸同動效果。
3 伺服控制系統(tǒng)設(shè)定
。1）軟件版本ASDA_Soft V4.05.01，第一步使用USB連接線將計算機與伺服控制器相連，進行通訊設(shè)定，選擇On-Line，本設(shè)備使用的400V A2系列伺服，偵測完畢后確定進入系統(tǒng)。
圖3 ASDA_Soft設(shè)置界面
（2）伺服工作模式為PR模式，需要在參數(shù)編輯器中設(shè)定伺服的工作模式、電子齒輪比等參數(shù)。
圖4 參數(shù)編輯器界面
。3）電子凸輪設(shè)定
1#光電傳感器上升沿觸發(fā)后凸輪軸電子凸輪嚙合啟動，為了保證在要求的范圍內(nèi)能夠把紙板送到主動軸，則把紙板前進的距離分割為兩斷，在1段為加速凸輪軸使得凸輪軸的速度從V0(V0=0)達到V(主動軸的速度)進而做到和主動軸同步把紙板送進主動軸。在1段控制凸輪軸加速，凸輪軸送紙板加速前進量較小，2段為控制控制凸輪等速區(qū)。當2#光電傳感器上升沿觸發(fā)后完成電子凸輪脫離，同時啟動Pr定位到開槽位置。
凸輪軸為同步帶傳動，通過P1-44 及P1-45的分別設(shè)置為128、10，主動編碼器為2500線AB差動輸入，則主動軸每旋轉(zhuǎn)一周給出10000個脈波（四倍頻后）：根據(jù)A2PC軟件提供的速度建表功能，規(guī)劃好加速區(qū)、等速區(qū)、減速區(qū)及停止區(qū)的比例，可以得到圖5的凸輪曲線。
圖5 凸輪曲線
曲線建立完畢后，通過P5-88選擇不同方式來啟動電子凸輪，電子凸輪啟動后自動做周期性運動。通過PC軟件來設(shè)置電子凸輪的啟動（見圖６），選擇命令來源為Pulse Cmd，嚙合時機為DI-CAMON，脫離時機為MASTER軸超出設(shè)定的位移ECRD(增量)P5-89脫離回到停止狀態(tài)。
圖6 電子凸輪的啟動設(shè)置
當2#光電傳感器上升沿觸發(fā)后凸輪脫離，同時接著觸發(fā)Pr完成定位控制，為確保光電觸發(fā)的可靠及快速性，2#光電傳感器接在伺服DI7，DI7為A2伺服的CAPTURE，CAPTURE 內(nèi)定觸發(fā)點，不需要設(shè)定緩存器，當CAPTURE 功能啟動時自動生效，不需ON/OFF操作的點，不做實際配線。
圖7 路徑型式設(shè)置界面
通過PC軟件監(jiān)控馬達的速度線，可以看出從動軸與主動軸的追隨特性非常的好，即速度命令曲線與馬達即時速度曲線處于完全重疊的狀態(tài)，見下圖８，重復定位精度達到1mm。
圖8 速度命令曲線與即時速度曲線
4 結(jié)束語
電子凸輪取代傳統(tǒng)的機械凸輪，控制簡單，而目前多數(shù)自動開槽機都是使用復雜的機械齒輪做同步控制，機械成本高，在此臺達智能性的A2伺服憑借其高速的處理速度，在做主從同步追隨完全可以做到無軸傳動，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，定位精度較高，可靠性較高，主從之間沒有相位的落后，控制系統(tǒng)智能、方便、快捷，深受客戶的好評。