摘要：本文介紹了英威騰控制系統(tǒng)（VK系列觸摸屏+AX70中型PLC+DA200高性能伺服+GD20高性價(jià)比變頻器）在瓦楞紙縱切壓線機(jī)上的成熟應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：瓦楞紙；縱切壓線機(jī)；AX70

1　引言

目前，瓦楞紙箱是在商業(yè)上應(yīng)用最廣泛的一種貨運(yùn)容器。瓦楞紙箱是瓦楞紙板折疊、粘合做成的。瓦楞紙板是由面紙和通過瓦楞棍加工而形成的波形的芯紙粘合而成的。一般瓦楞紙板都有專用的瓦楞紙生產(chǎn)線生產(chǎn)并裁切成所需規(guī)格的紙板。

圖1 瓦楞紙箱

瓦楞紙縱切壓線機(jī)是瓦楞紙板生產(chǎn)線中進(jìn)行成品裁切的機(jī)械設(shè)備。它在前道設(shè)備生產(chǎn)的瓦楞紙紙帶的設(shè)定位置縱向擠壓出用于折疊的壓痕，并縱向裁切成設(shè)定寬度的多個(gè)條狀紙帶。條狀紙帶經(jīng)過橫切機(jī)橫向裁切成設(shè)定長度的紙板，紙板經(jīng)過折疊、粘合就做成了常見的紙箱。

圖2 瓦楞紙生產(chǎn)線

瓦楞紙縱切壓線機(jī)自動(dòng)生產(chǎn)的關(guān)鍵是不停機(jī)快速切換加工訂單，控制系統(tǒng)依據(jù)當(dāng)前切刀、壓線實(shí)際位置和新訂單要求的尺寸，選擇排刀和壓輪的最優(yōu)路徑，以最快的速度移動(dòng)到目標(biāo)位置。特別是在瓦楞紙生產(chǎn)線高速生產(chǎn)時(shí)，縱切壓線機(jī)快速換單可以減少廢料的產(chǎn)生。因此瓦楞紙縱切壓線系統(tǒng)有以下兩個(gè)控制關(guān)鍵點(diǎn)：準(zhǔn)確計(jì)算下刀和壓線位置，且刀具移動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生干涉碰撞；刀具快速準(zhǔn)確地移動(dòng)到設(shè)定位置。

2　方案介紹

2.1　縱切壓線機(jī)設(shè)備原理

縱切壓線機(jī)的壓線機(jī)構(gòu)分為兩排，每排分為上壓線輪和下壓線輪兩部分。下壓線輪所在的橫梁是可以升降的，上壓線輪所在機(jī)構(gòu)在固定位置不可升降。若生產(chǎn)有壓線的訂單，下壓線輪上升到設(shè)定高度，配合上壓線輪擠壓出線痕，便于瓦楞紙箱的彎折。

圖3 縱切壓線機(jī)的壓線機(jī)構(gòu)

瓦楞紙縱切壓線機(jī)的切刀是用氣缸控制升降的，縱切刀落下時(shí)切紙，上抬時(shí)不切紙，訂單加工前，縱切刀全部上抬，移動(dòng)到訂單的目標(biāo)位置后，選中的切刀落下，以此來控制切紙的剖數(shù)和每剖紙的寬度。縱切刀同時(shí)也有修邊的作用，將多余寬度的廢紙邊裁切掉，廢紙邊被吸風(fēng)通道吸入后，在風(fēng)機(jī)處打碎回收，避免了廢紙邊的堆積影響生產(chǎn)。

圖4 縱切壓線機(jī)的縱切機(jī)構(gòu)

瓦楞紙縱切壓線機(jī)按照設(shè)定的寬度縱向進(jìn)行壓線以便于紙板彎折，并縱向裁切成客戶需要的寬度的紙帶。 紙帶再經(jīng)過橫切機(jī)被橫向裁切成所需尺寸的瓦楞紙板，并經(jīng)堆碼機(jī)進(jìn)行堆疊碼垛。

圖5 堆碼機(jī)傳送的紙板

2.2　系統(tǒng)方案

2.2.1　方案特點(diǎn)

英威騰根據(jù)瓦楞紙縱切機(jī)客戶需求和設(shè)備生產(chǎn)工藝， 提供了VK系列觸摸屏+AX70中型PLC+DA200高性能伺服+GD20高性價(jià)比變頻器的系統(tǒng)解決方案。縱切壓線機(jī)控制系統(tǒng)采用最短路徑的排刀、排線工藝算法，減少換單用時(shí)和物料損耗。對待加工訂單數(shù)據(jù)預(yù)檢查，提示數(shù)據(jù)錯(cuò)誤原因，客戶可及時(shí)快捷處理訂單數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。兼容5刀8線、6刀10線、7刀12線等不同機(jī)型和不同幅寬的機(jī)械，用戶選擇機(jī)型參數(shù)即可靈活匹配實(shí)際需求。

2.2.2　方案系統(tǒng)圖

瓦楞紙縱切壓線機(jī)電氣系統(tǒng)由傳動(dòng)和控制兩部分組成：控制部分由VK系列觸摸屏、AX70中型PLC組成，采用工業(yè)總線EtherCAT和ModbusTCP通信。傳動(dòng)部分主要由變頻器、異步電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)組成。

圖6 縱切壓線機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.2.3　方案配置表

縱切壓線機(jī)主要由切刀、切刀轉(zhuǎn)軸、壓線輪、壓線轉(zhuǎn)軸、抬線橫梁、壓紙輥、廢紙吸風(fēng)等機(jī)構(gòu)組成，6刀10線縱切壓線機(jī)分三排分布，一排6個(gè)切刀，前后兩排各5組壓線，每組壓線分為上下兩個(gè)壓線輪。切刀轉(zhuǎn)軸和壓線轉(zhuǎn)軸共用2個(gè)GD20系列7.5kW變頻器，前抬線橫梁和后抬線橫梁共用2個(gè)GD20系列2.2kW變頻器，切刀共用6個(gè)DA200系列7.5kW伺服系統(tǒng)，壓線輪共用20個(gè)DA200系列7.5kW伺服系統(tǒng)。

表1 縱切壓線機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品配置表

3　方案優(yōu)勢

（1）系統(tǒng)支持生管系統(tǒng)訂單、本地訂單管理，具有自動(dòng)訂單數(shù)據(jù)檢查功能，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前訂單加工數(shù)據(jù)，保證了系統(tǒng)高效率、高可靠性和智能化運(yùn)行。

（2）系統(tǒng)支持自動(dòng)換單和手動(dòng)換單模式，換單時(shí)系統(tǒng)以新訂單要求的尺寸和當(dāng)前切刀和壓線實(shí)際位置，在8ms內(nèi)選擇排刀和壓輪的最優(yōu)路徑，減少傳統(tǒng)排單的切刀、壓線移動(dòng)距離，節(jié)省換單時(shí)間。

（3）系統(tǒng)采用額定轉(zhuǎn)速3000rpm的伺服驅(qū)動(dòng)切刀、壓線輪機(jī)構(gòu)，可快速完成排刀排線動(dòng)作（1.5s），減小物料損耗，定位精度高（±0.5mm），保證加工品質(zhì)。

（4）系統(tǒng)采用EtherCAT總線控制方案，相比CanOpen總線控制方案，EtherCAT總線實(shí)時(shí)性更高，不會(huì)丟幀導(dǎo)致控制不同步，通信質(zhì)量好且穩(wěn)定可靠。

4　結(jié)語

英威騰縱切壓線機(jī)控制系統(tǒng)采用AX70控制器通過EtherCAT總線控制伺服，完全滿足高速瓦楞紙生產(chǎn)線的快速換單、切刀和壓線快速精準(zhǔn)定位的要求，相比客戶原有控制系統(tǒng)，減小了換單時(shí)的物料浪費(fèi)，提高了瓦楞紙的生產(chǎn)品質(zhì)，增強(qiáng)了設(shè)備廠家的競爭力，也體現(xiàn)了英威騰強(qiáng)大的系統(tǒng)集成能力。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年4月刊