縱向運(yùn)動板材的在線橫向切割

縱向運(yùn)動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。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剪切長度的精確度)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、減少廢品率,還是從提高原料的利用率來說都顯得極為重要。在生產(chǎn)過程中,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,這是一個普遍存在的問題。本文就產(chǎn)生這些問題的原因進(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)合管材通過色標(biāo)傳感器時,色標(biāo)傳感器檢測到復(fù)合管材上的色標(biāo)后向與其相連的PLC輸出一個電平信號。根據(jù)色標(biāo)傳感器的信號,使PLC起動切刀工作臺的伺服電動機(jī),并且控制伺服電動機(jī)的速度,使其與旋轉(zhuǎn)編碼器一致。此時,切刀工作臺直線運(yùn)動速度與管材同步,切刀位置對準(zhǔn)色標(biāo),旋轉(zhuǎn)切刀,切斷軟管。切斷的軟管長度應(yīng)保持一致,其誤差值應(yīng)≤±1mm,切刀動作時刀架與管材速度必須保持一致;否則會造成管材切斷面不平整,嚴(yán)重時會損壞切刀。切割完成后,刀架自動退回起始位置,等待下一次起動命令。本系統(tǒng)的關(guān)鍵部分在于切刀作圓周運(yùn)動的同時還要與管材作直線同步運(yùn)動,并且達(dá)到切刀與色標(biāo)的相對位置精度要求。2誤差分析2.1顏色檢測傳感器的誤差分析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,就會使軟管的長度受到影響;反之,按照軟管定長切割就會使色標(biāo)位置產(chǎn)生累計(jì)誤差。2定長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)個軟管色標(biāo)距離,色標(biāo)位置的不均勻也會引起定長切割誤差。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),是一個周期性誤差。2.2過旋轉(zhuǎn)編碼誤差采用隨行電動機(jī)驅(qū)動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)出啟動信號,PLC通過旋轉(zhuǎn)編碼器測得軟管的速度,并以此控制伺服電動機(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,刀架的過渡過程造成的位置誤差并不是一個常數(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)動阻尼太大。這樣,在相同延時內(nèi)運(yùn)動機(jī)構(gòu)實(shí)際走過的長度不同,因?yàn)闀r間越長磨損越嚴(yán)重。3)將光電測頭安裝于機(jī)架上,這樣使檢測誤差與測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)過多次測量,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個等精度測量列的最佳值是能使各次測量值與該值之差的平方和為最小的那個值。設(shè)那個值為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測量值xi的算術(shù)平均值就是這一真實(shí)測量值的最佳估計(jì)值。n為有限次測量,平均值隨n值的不同而變化,當(dāng)n無限增加時,算術(shù)平均值就是真實(shí)測量值的最佳近似值。實(shí)際應(yīng)用中,取n=8為樣本長度(n最好為印刷模具上色標(biāo)數(shù)的倍數(shù))。取8個存儲器,預(yù)存8個色標(biāo)間距,取其平均值作為設(shè)定長度。存儲器數(shù)據(jù)采用先進(jìn)先出的原則,使色標(biāo)傳感器每檢測到一個色標(biāo)時,旋轉(zhuǎn)編碼器開始計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定長度時,旋轉(zhuǎn)切刀切斷軟管;同時,記錄下一個色標(biāo)到達(dá)時的長度,并把這個長度值推入存儲器。計(jì)算新的平均值作為下一個切割長度,依次類推。這樣,單個測量所產(chǎn)生的隨機(jī)誤差對切割長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定長切割誤差的原因分析本文就軟管的制管機(jī)在生產(chǎn)過程中