縱向運(yùn)動(dòng)板材的在線橫向切割

縱向運(yùn)動(dòng)板材的在線橫向切割

高速化、高效化和準(zhǔn)確度是當(dāng)前塑料制造機(jī)械發(fā)展的總趨勢(shì)。由于管材切割是管材加工生產(chǎn)線中必不可少的重要工序;因此開(kāi)發(fā)一套具有高切割精度(包括加工端面的垂直度和表面粗糙度及定長(zhǎng)剪切長(zhǎng)度的精確度)且能夠適應(yīng)高剪切速度的管材剪切裝置,不管從提高產(chǎn)量、減少?gòu)U品率,還是從提高原料的利用率來(lái)說(shuō)都顯得極為重要。在生產(chǎn)過(guò)程中,用于包裝軟管的制管機(jī)的定位精度不能滿足產(chǎn)品的加工要求,這是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題。本文就產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因進(jìn)行分析,并提出改進(jìn)措施。1試刀注意事項(xiàng)制管機(jī)系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。當(dāng)印有色標(biāo)的復(fù)合管材通過(guò)色標(biāo)傳感器時(shí),色標(biāo)傳感器檢測(cè)到復(fù)合管材上的色標(biāo)后向與其相連的PLC輸出一個(gè)電平信號(hào)。根據(jù)色標(biāo)傳感器的信號(hào),使PLC起動(dòng)切刀工作臺(tái)的伺服電動(dòng)機(jī),并且控制伺服電動(dòng)機(jī)的速度,使其與旋轉(zhuǎn)編碼器一致。此時(shí),切刀工作臺(tái)直線運(yùn)動(dòng)速度與管材同步,切刀位置對(duì)準(zhǔn)色標(biāo),旋轉(zhuǎn)切刀,切斷軟管。切斷的軟管長(zhǎng)度應(yīng)保持一致,其誤差值應(yīng)≤±1mm,切刀動(dòng)作時(shí)刀架與管材速度必須保持一致;否則會(huì)造成管材切斷面不平整,嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞切刀。切割完成后,刀架自動(dòng)退回起始位置,等待下一次起動(dòng)命令。本系統(tǒng)的關(guān)鍵部分在于切刀作圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還要與管材作直線同步運(yùn)動(dòng),并且達(dá)到切刀與色標(biāo)的相對(duì)位置精度要求。2誤差分析2.1顏色檢測(cè)傳感器的誤差分析1色標(biāo)的間距誤差由于印刷模具的印刷誤差和軟管熱脹冷縮等因素會(huì)產(chǎn)生色標(biāo)的間距誤差。如果完全按照色標(biāo)的位置切割,就會(huì)使軟管的長(zhǎng)度受到影響;反之,按照軟管定長(zhǎng)切割就會(huì)使色標(biāo)位置產(chǎn)生累計(jì)誤差。2定長(zhǎng)切割誤差由于軟管尺寸比較短,傳感器安裝位置和切刀位置之間往往包含數(shù)個(gè)軟管色標(biāo)距離,色標(biāo)位置的不均勻也會(huì)引起定長(zhǎng)切割誤差。從印刷工藝看,此誤差與印刷版面包含色標(biāo)的數(shù)量有關(guān),是一個(gè)周期性誤差。2.2過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼誤差采用隨行電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制剪切裝置與管材線速度同步存在原理誤差。色標(biāo)傳感器發(fā)出啟動(dòng)信號(hào),PLC通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)得軟管的速度,并以此控制伺服電動(dòng)機(jī)速度,這是典型的速度跟蹤系統(tǒng)。由自控原理得知,速度控制系統(tǒng)必然產(chǎn)生位置上的誤差。通過(guò)調(diào)節(jié)刀架的初始位置可消除位置誤差。但是調(diào)節(jié)刀架的初始位置時(shí),刀架的過(guò)渡過(guò)程造成的位置誤差并不是一個(gè)常數(shù);因此,固定位置的糾偏措施不能完全消除偏差。3色標(biāo)誤差的數(shù)學(xué)模型1)由色標(biāo)傳感器控制切割距離和旋轉(zhuǎn)編碼器控制刀架速度的方式改為旋轉(zhuǎn)編碼器控制位置和速度以及用色標(biāo)傳感器測(cè)得色標(biāo)距離輔助矯正的方式。該系統(tǒng)使用了旋轉(zhuǎn)編碼器,該旋轉(zhuǎn)編碼器的控制精度可以達(dá)到0.01mm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于軟管±1mm的精度。2)減少隨行刀架及附件數(shù)量,否則運(yùn)動(dòng)阻尼太大。這樣,在相同延時(shí)內(nèi)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)際走過(guò)的長(zhǎng)度不同,因?yàn)闀r(shí)間越長(zhǎng)磨損越嚴(yán)重。3)將光電測(cè)頭安裝于機(jī)架上,這樣使檢測(cè)誤差與測(cè)量器件本身的精度相關(guān)連,從而使誤差降到最小。4)采用正態(tài)分布的隨機(jī)誤差的相關(guān)理論進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理,可大大減小系統(tǒng)存在的誤差。經(jīng)過(guò)多次測(cè)量,色標(biāo)傳感器的色標(biāo)距離為x1、x2、x3…,xn,概率密度函數(shù)為正態(tài)分布:f(x)=1σ2π√exp[(x?μ)22σ2]f(x)=1σ2πexp[(x-μ)22σ2]根據(jù)最小二乘法原理:1個(gè)等精度測(cè)量列的最佳值是能使各次測(cè)量值與該值之差的平方和為最小的那個(gè)值。設(shè)那個(gè)值為x0,則:f(x0)=∑i=1n(xi?x0)2=f(x0)=∑i=1n(xi-x0)2=最小值取f(x0)f(x0)的一階導(dǎo)數(shù),并令其=0,即:df(x0)dx0=?2∑i=1n(xi?x0)=0df(x0)dx0=-2∑i=1n(xi-x0)=0∑i=1nxi=nx0∑i=1nxi=nx0從而得到:x0=1n∑i=1nxix0=1n∑i=1nxi測(cè)量值xi的算術(shù)平均值就是這一真實(shí)測(cè)量值的最佳估計(jì)值。n為有限次測(cè)量,平均值隨n值的不同而變化,當(dāng)n無(wú)限增加時(shí),算術(shù)平均值就是真實(shí)測(cè)量值的最佳近似值。實(shí)際應(yīng)用中,取n=8為樣本長(zhǎng)度(n最好為印刷模具上色標(biāo)數(shù)的倍數(shù))。取8個(gè)存儲(chǔ)器,預(yù)存8個(gè)色標(biāo)間距,取其平均值作為設(shè)定長(zhǎng)度。存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)采用先進(jìn)先出的原則,使色標(biāo)傳感器每檢測(cè)到一個(gè)色標(biāo)時(shí),旋轉(zhuǎn)編碼器開(kāi)始計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定長(zhǎng)度時(shí),旋轉(zhuǎn)切刀切斷軟管;同時(shí),記錄下一個(gè)色標(biāo)到達(dá)時(shí)的長(zhǎng)度,并把這個(gè)長(zhǎng)度值推入存儲(chǔ)器。計(jì)算新的平均值作為下一個(gè)切割長(zhǎng)度,依次類推。這樣,單個(gè)測(cè)量所產(chǎn)生的隨機(jī)誤差對(duì)切割長(zhǎng)度的影響就減少到原誤差的1/8,并且有效地消除了累積誤差。4定長(zhǎng)切割誤差的原因分析本文就軟管的制管機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中