搞横切的这么多,早想找机会介绍一下运刀原理,与干此行的朋友们交流。 点击:16582 | 回复:301



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发表于:2007-05-30 20:25:00
楼主
圆弧旋转式同步飞剪专用控制驱动系统(Rotary Cut)
        
      为何需要同步飞剪系统?
      在企业已经全球化的同时,各行各业的竞争也越来越激烈。时至今日,各种产业机械的效能评比标准也逐渐地大幅提高。客户在评估一台产业加工机械的效能时,不但要检验产出成品的精准度是否合格;同时更要计算每台机械每分钟的生产效率是否比竞争者更快更高。如果机械制造厂设计生产出的机台,其效能不被客户接受,则不是机台卖不出去,或是只好降价求售无法获取合理利润。因此有许多行业的生产机械在这种严酷的评估标准检验之下,都必须重新探讨机械动作设计的合理化。
      旋转式飞剪机械基本架构
      图9 为旋转式同步动态裁切(飞剪)机的简单图标。注意上下两组裁切刀轮同时被伺服马达带动,各依箭头所示方向相对旋转。刀轮之上的刀刃必须作精密的调整,当上刀轮之刀刃旋转至正下方时,下刀刃恰好转至正上方;如此,才能执行正确的裁切。每次裁切刀轮旋转一圈,便自动将材料切断一次;马达只要在相同方向连续运转,刀轮便能连续裁切。因此,裁切效率比「往复式」为佳,自不待言。
      
      
图9: 旋转式飞剪机械基本架构
       
      旋转式飞剪系统之基本组成要素及其功能
       
      旋转式同步飞剪控制驱动系统:(PDS-RC)
      

    接受PLC及HMI输入的运转命令及长度设定
    侦测量测轮编码器传回之脉冲,得知进料速度及进料长度。
    控制伺服马达之运转速度及同步定位动作

      HMI(Human Machine Interface):人机接口
      

    接受设定资料及显示运转状态

      PLC:过程控制器
      

    处理基本之接口、互锁、连动信号

      Rotary Knife:裁切刀轮
      

    裁切刀轮为上下镜射、各带刀刃的一组回转机构

      Servo Motor:无刷伺服马达 或 感应伺服马达
      

    带动裁切刀轮之主动力

      Gear Assembly:齿轮组合
      

    将马达动力传送至上下裁切刀轮

      Measure Roll with Encoder:附编码器的量测轮
      

    直接紧密的接触待切材料,靠材料之横移而带动编码器产生脉冲信号

       
      旋转式飞剪机之动作说明
      

图10,11,12为旋转式飞剪机的三种标准运行曲线。在进一步说明之前,必须先熟习下列重要名词:
       
      「裁切刀轮(Rotary Knife)」
      

    上下镜射、各带刀刃的一组回转机构,用来执行裁切加工动作。

      「裁切点 (Cut Point) 」
      

    当裁切刀轮旋转至上下两组刀刃恰好相切时,定义这一点为「裁切点」。

      「裁切点侦测装置(Cut Point Sensor)」及「裁切点信号 (Cut Point Signal) 」
      

    裁切点侦测装置(高速型)安装于裁切刀轮适当之处,用来侦测裁切刀轮是否经过裁切点。每次裁切刀轮经过裁切点的瞬间,立刻产生一个触发信号,称之为「裁切点信号 (Cut Point Signal) 」。

      「裁刀圆周长 (Circumference of Rotary Knife) 」
      

    计算裁切刀轮的圆周长是以「刀刃切合点到圆心之距离当成半径」,旋转一周所得的圆周长度,属于机械特性参数。(单位:Meter)

      「裁刀速度 (Linear Speed of Rotary Knife) 」
      

    裁刀之刀刃的等效线速度。(单位:Meter/Min)

      「裁刀方位角 (Angle of Rotary Knife) 」
      

    裁刀之刀刃所对应的方位角度,范围从0度到360度。
    裁刀方位角在裁切点时,定义为180度。

      「进料速度 (In-Feed Speed) 」
      

    待裁切材料的进料线速度。(单位



jps.rd

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发表于:2007-06-04 13:24:00
41楼
To: 船長的爸爸 DO-04 是伺服追剪系統之輸出信號 用來告知 PLC 已經在同步狀態中 要求立即下刀切料 DO-04 何時結束取決於不同之系統設計 例如鋼管之飛鋸系統 因為鋸切時間較長 須等鋸切完成之後 由PLC送回“Cut-End”信號 伺服系統才可以結束同步( DO-04=0 ) 並減速停止後 再返回原點待命 飛剪/飛鋸之基本機械結構如下圖

jps.rd

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发表于:2007-06-04 13:25:00
42楼
To: 小白
您說的是!  轉角處 "Jerk" 相當大 我估計可能有機械聲
因為客戶的機器尚未完成 現在又正在趕著伺服包裝機的展覽
故擬改天再"修修邊幅"

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发表于:2007-06-04 13:31:00
43楼
我也做横切,空载与带载关系不大。你全套都有吗?

叫我小白

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发表于:2007-06-04 13:35:00
44楼
空载时送料速度可以为给定值或者虚拟值,比如我们在空载模拟时用的是虚拟送料轴,所以送料速度非常平稳。
带载时送料速度由编码器反馈,所以有波动。
我们当然全套都有了。

波恩

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发表于:2007-06-04 14:05:00
45楼
to “叫我小白”:“就我的理解回答一下......” 基本明白了,谢谢!
是否可以这样理解:

追剪(飞锯):切割工具为锯片或切割焰、激光之类的,裁切过程中,其纵向移动速度在同步区是与物料送料速度一致的,加之必要的横向工艺速度,因而总体上是渐进斜向移动的。

旋切:切割工具为对滚圆形刀具,使瓦楞纸等被切材料在刀刃的圆周对滚过程中实现剪切(有点像压面条,不过那是纵切),裁切运动不仅要控制刀座的运动(类似于追剪中的),而且还要控制旋切刀具的对滚速度,使之与刀座的横向速度相适应,保证旋切刀具的对滚运动相对被切材料的横向移动为纯滚动。

飞剪:切割工具可以认为是满幅切刀,刀刃垂直于切材,刃口或平行于切口交线,因而裁切过程一触即完成,犹如挥刀剁肉;或与切口交线成一较小倾角,因而裁切过程是一个短时的渐进接触过程,犹如剪刀剪纸。另外,“与旋切有一定区别”,“在旋切的基础上做一定的优化”如何理解。

停剪:切割工具是否既可以是锯片、火焰,也可以满幅切刀,还可以是对滚旋切刃?

横切:就是与纵切相对应的,压面条和一般的带材开料就属于纵切。“前面的追剪、旋切、飞剪、停剪都可以称之为横切”。

波恩

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发表于:2007-06-04 14:06:00
46楼
to “jps.rd”:看您今天所帖的四张图中,关于DI-09信号的描述,感觉下刀裁切过程只是一瞬,或短瞬间的过程,是否表明切刀与被切物料等宽,或再略宽一些,裁切过程则是像铡刀铡草般一下完成的。

叫我小白

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发表于:2007-06-04 14:19:00
47楼
飞剪中刀刃垂直于切材,那么可想而知它在同步区中剪切一瞬间要求剪切刀在送料方向上的分量与送料速度一致。
旋切中在同步区时剪切一瞬间只要求剪切刀的切向分量和送料速度一致。
所以他们的运动曲线在同步区有所区别。我的blog上贴出了,jps兄也贴了。
旋切和飞剪的叫法并不是完全统一的,我是把他们做了区分的,实际上很多地方都没有区分,而是和而为一。
至于锯切的方式,我想一般采用追剪(飞锯)或者停剪。
上述方式中,停剪的控制最简单,效率最低。

jps.rd

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发表于:2007-06-04 14:32:00
48楼
To: 波恩
在JMD-RC/VRC 的設計理念中 請注意 DI-09 一定出現在 DO-04 的中央 (MKS 則左右可以不相等)
意義是 "在你指定的裁切點(the Cut-Point)前後必須與物料同步"
這所謂"切點前後"的範圍 我們是以總同步區域之角度來設定之
以瓦楞紙橫切機而言 採helical上下螺旋刀型 
在同步區域中 螺旋刀由一側先接觸紙面
如剪刀方式逐漸切至另一側 
因此 DI-09 其實是裁切範圍的中心點 (參考樓主最上方的貼圖)   


 

波恩

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发表于:2007-06-04 15:15:00
49楼
to“叫我小白”&“jps.rd”:经2位耐心细致的讲解,这回便更加清楚了,谢谢!

另,“jps.rd”还提到“helical上下螺旋刀型”,看来横切所用刀形还真是丰富,又长一点见识,谢谢!

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发表于:2007-06-04 16:18:00
50楼
平刀类似锄头锄地,平切,容易损坏刀口,s型刀类似剪刀,从一边开始剪起,同步区结束,正好剪到另一边,保护刀口,调刀的时候都非常仔细,调到刚好能切断一张报纸的间隙。

船长的爸爸

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发表于:2007-06-04 16:49:00
51楼
感谢jps.rd和小白,长见识了,但我还是不明白火山口图在实际裁切时的意义,小白说“与物料进给的分量一致”,我不太明白,不就是为了同步吗?为什么要减速呢?既然是1.5c为什么要把速度降为零呢?这样做势必会对执行系统提出更高的要求。再就是我看小白的飞锯图上只画了一台伺服电机,横向运动又是如何实现呢?是机械硬联接吗?望指教!

叫我小白

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发表于:2007-06-04 17:29:00
52楼
哎呀,我的飞锯图画的比较粗糙。
首先,通常而言,飞锯中有个送料电机,实现送料运动。

伺服电机带动整个刀架来回往复运动。

刀架上有台电机实现横向来回运动。

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发表于:2007-06-04 18:29:00
53楼
所谓追剪嘛,刚开始剪刀速度为零,被裁物料为300,刀要从零加速赶上(黑线),且要超过,然后开始减速(进入火山口),等到线速度一致时300,下刀切断,然后加速向前(300以上),(把切断部分往前推,并防止后面物料速度比刀快而碰伤刀),等到刀推出(出火山口)再回零位,等待下一次切割。要追上物料,所以叫追剪。

船长的爸爸

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发表于:2007-06-04 18:52:00
54楼
终于明白了,多谢多谢!

jps.rd

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发表于:2007-06-04 21:52:00
55楼
這火山口的物理意涵 三言兩語說不清楚
MKS的動態影片可能有助你的了解
http://www.mks-control.de/film06.html

刘岩利

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发表于:2007-06-05 07:21:00
56楼
“這火山口的物理意涵 三言兩語說不清楚 MKS的動態影片可能有助你的了解”
作为MKS的代理商,我保证MKS没有一款产品有这么诡异的速度曲线。

“所谓追剪嘛,刚开始剪刀速度为零,被裁物料为300,刀要从零加速赶上(黑线),且要超过,然后开始减速(进入火山口),……要追上物料,所以叫追剪。”
完全没有看明白在说什么。不过,至少,没有必要“超过”。

“但我还是不明白火山口图在实际裁切时的意义,小白说“与物料进给的分量一致”,我不太明白,不就是为了同步吗?”
由于传动结构的原因,要刀具匀素,电机的速度就不可能是平稳的。

“平刀类似锄头锄地,平切,容易损坏刀口”
而且在剪切开始的瞬间,阻力冲击很大,用螺旋刀可以减小电机功率。

“飞剪中刀刃垂直于切材,那么可想而知它在同步区中剪切一瞬间……”
除非是直刀切纸,否则,剪切就不是一瞬间,而是一个过程。

“切割工具为锯片或切割焰、激光之类的,裁切过程中,其纵向移动速度在同步区是与物料送料速度一致的,加之必要的横向工艺速度,因而总体上是渐进斜向移动的。”
通常切玻璃的时候,是一个电机,刀具的轨道与送料方向之间有一定的夹角。切其它东西的时候,通常是两个独立机构,所谓横向,可能是电机,也可能是油缸、气缸。

“飞剪:切割工具可以认为是满幅切刀,刀刃垂直于切材,刃口或平行于切口交线,因而裁切过程一触即完成,犹如挥刀剁肉;或与切口交线成一较小倾角,因而裁切过程是一个短时的渐进接触过程,犹如剪刀剪纸。另外,“与旋切有一定区别”,“在旋切的基础上做一定的优化”如何理解。”
飞剪本身是个挺麻烦的概念,只要不是停切,都有人称为“飞剪”,但如果和“旋切”相提并论的话,应该是指一种被称为“摆动剪”的方式。可以看一下“jps.rd”推荐的短片。

“MKS 的 CT-150 / FS-150 是很好的專用運動控制器 但須配合其他伺服驅動器”
这两个型号,目前基本上只供应老客户,或是做备件。现在的型号是CT702和FS701。

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发表于:2007-06-05 08:48:00
57楼

叫我小白

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发表于:2007-06-05 08:54:00
58楼
mks的动画真不错,我也想做个出来。
其实动画中有一段火山口的曲线的,描述了钢板飞剪时候的运动曲线。

叫我小白

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发表于:2007-06-05 09:10:00
59楼
关于追剪可以看看这个网页中的动画

http://www.baumueller.de/e_packaging.htm

船长的爸爸

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60楼
我没有做过飞剪,但我理解火山口的作用可能主要是为了消除丝杠的回差提高精度或者因其他工艺要求决定的,否则决没有必要超过再回来,这样会对执行机构提出更高的要求,有害无益,不知道我说的对不对请指教!

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