欧瑞伺服在高速打印切纸机上的典型应用

• 关键词：SD20伺服,电子凸轮,打印/裁切一体
• 摘要：本文主要介绍欧瑞SD20-G系列伺服系统的电子凸轮旋切功能在高速打印切纸机上的应用。客户现场1套设备使用4~6套伺服驱动器，一台1.8kW伺服负责牵引，一台1.8kW伺服负责切刀；收纸机构采用两套400W伺服系统。本设备将打印、裁切两种设备完美结合，打破了传统打印切纸设备的局限性，操作简单，节约空间，节省时间，降低了人力物力资源的需求，提高了生产效率和产品精度。

一、前言：

高速打印切纸机将打印作业一次性加工完成。传统设备一般是先将空白纸卷通过数控切纸机切成期望的长度，整理备用；再通过独立的印刷设备进行排版印刷。常见的印刷方式包括胶印、柔性版印刷、丝网印刷、凹版印刷等，相对于数码打印，这些印刷方式环节繁多、工艺复杂。数码打印操作简单，工作环境清洁、维护方便，将完整作业批量式印刷变成现实，使用更方便，且该系统性价比高，具有较强的市场竞争力。使用SD20-G伺服系统电子凸轮旋切功能后，实现了打印后不停机任意长度裁切，并具有系统兼容性好，接线简单快捷、调试方便、操作维护便捷等优点。

二、现场设备情况

设备主要组成：

1）上纸及放卷部分；

2）打印翻转部分；

3）旋切裁剪部分；

4）收容整理部分。

通过上纸机构，将空白大纸卷导入放卷机构。放卷机构保证走纸和打印过程中纸的张力一致，速度稳定均匀。打印机根据电脑输入作业，负责打印不同内容，而导向辊则负责纸张的正反面转换。光眼采集信号传给SD20-G伺服驱动器，作为伺服凸轮的CAP信号；测量轮上的旋转编码器，根据纸张的线速度及长度转换成脉冲信号（脉冲的频率和个数）输入给伺服驱动器，伺服驱动器根据电眼信号和编码器输入脉冲，控制SD20-G伺服凸轮旋切功能的启动、运行和停止。伺服电机带动切刀对打印后的纸张，按触摸屏设置的长度进行裁切。触摸屏上的裁切长度可以任意设定。裁切后的纸张经过传送带、摆杆及伺服等机构进行收容整理。本案例按色标信号旋切方案。

现场电气及减速机速比信息：

凸轮伺服驱动器型号：SD20-G182S2M2F0D71B1；

凸轮伺服电机型号  ：SMSA-152T37ED；

牵引伺服驱动器型号：SD20-G182S2M2F0D51B1；

牵引伺服电机型号  ：SMSA-152G37ED；？

收容伺服驱动器型号：SDP10-G401T2K1F0D51B1P2

收容伺服电机型号  ：SMSA-401G32EDN

测量编码器类型：    10000线增量编码器（24V A B Z 信号）

高速电眼          ：1个

接近开关          ：1个

机械传动部分      ：减速机，丝杆

机械减速比        ：牵引--1 : 7；斜齿--3 : 5；凸轮--1：7

凸轮旋切原理及系统结构图：

1）凸轮旋切原理：

物料由牵引伺服电机拖动，通过测速轮带动编码器将送料长度、速度，转换成脉冲个数、脉冲频率，送给伺服驱动器。伺服电机通过传动机构，带动切刀做带加减速的圆周运动，在切刀与物料接触处线速度与物料送料速度比例恒定，按定长或按色标切断物料。

                           图1

2）现场系统结构示意图：

系统结构：如图2所示，物料送料速度由测速盘带动编码器，发送脉冲信号给伺服驱动器，伺服驱动器控制电机通过传动机构带动切刀，通过色标及控制信号控制系统起停运行。

3）凸轮旋切动作及轨迹：

旋切动作由稳速区和变速区组成，变速区内电机做加减速运动，稳速区保持线速度与板材成固定比例关系。

a.生成运动轨迹所需参数为：

1.同步区比例 单位0.1 %

2.从轴长度 单位0.1 mm

3.主轴长度 单位0.1 mm

4.同步比例单位 0.1 %

b.  运动轨迹与参数关系：

假设同步比例为100%即切点线速度同步时，当主轴长度由小于丛轴长度变化到大于丛轴长度运动速度曲线如下：

主轴长度小于丛轴长度，变速区丛轴速度高于主轴速度；

主轴长度大于丛轴长度，变速区丛轴速度低于主轴速度；

主轴长度远大于丛轴长度，变速区丛轴速度低于主轴速度同时产生等待区。

c.  所需机械结构数据：

1、测速盘周长；

2、测速盘每圈脉冲数（4倍频以后的）；

3、切刀间距（切刀盘周长除以切刀个数）；

4、切刀传动比（切刀每刀伺服电机所需旋转的圈数）

三、现场设备图片及接线：

a.现场设备主要机构：

压辊及导向轮

凸轮旋切  

伺服系统电控箱与工业PC

b．控制线做线方式

五、参数设置及调试：

1）现场凸轮伺服参数设置：

2) 基本调试过程：

(1)电机在装设备之前检查控制柜接线、伺服与上位机、电机之间的接线，确保点动伺服运行正常；

(2)电机装载设备机械部分连接好，伺服惯量自学习，调整刚性、增益等参数达到运行最佳效果；

(3)确认外部编码器类型，设置控制模式、根据现场需要I/O定义功能，设置需要参数启动的电子凸轮旋切功能参数；

(4)监控伺服Lo-033输入脉冲及Lo-004反馈脉冲确保伺服不丢脉冲；排除外部干扰等因素，避免引起伺服的误动作.

(5)与系统逻辑及外部编码器配合保证伺服输入输出与各个按钮、继电器等正常运行;