輕鋼龍骨生產(chǎn)線中定尺飛剪機的研究

蘇晶

摘 要：輕鋼龍骨是一種新型的建筑材料，廣泛用于各種建筑改造、室內(nèi)裝修設置、頂棚等場所。龍骨吊頂具有重量輕、強度高、適應防水、防震、防塵、隔音等功效，同時還具有工期短、施工簡便等優(yōu)點。

關鍵詞：輕鋼龍骨；定尺飛剪機

輕鋼龍骨是以優(yōu)質(zhì)的連續(xù)熱鍍鋅板帶為原材料，經(jīng)冷彎工藝軋制，并由傳送輥連續(xù)將成型的龍骨料送出至末端的定尺飛剪機，飛剪機在傳送運動中將已軋制成型的連續(xù)龍骨料截斷為生產(chǎn)要求的尺寸。

由此看出定尺飛剪機是對連續(xù)移動的成型龍骨料進行精確定長截斷的設備，是整個生產(chǎn)線的關鍵設備。

1 定長飛剪機工作原理

伺服飛剪機工作原理如圖所示，T型龍骨出料側(cè)傳動輥由一臺直流調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動，送至飛剪機系統(tǒng)，由飛剪機完成最后定長裁料。飛剪系統(tǒng)控制全部采用PLC完成。

2 飛剪系統(tǒng)輸入檢測部分

（1）出料傳動側(cè)安裝增量編碼器用以檢測龍骨傳送速度及龍骨傳送位移。

（2）飛剪滑臺末端附近安裝日本基恩士光纖對射傳感器FU-77G，用以檢測龍骨出料到位，該信號用于啟動傳動側(cè)編碼器的高速計數(shù)器。

（3）PLC的另一路高速計數(shù)器，采集伺服驅(qū)動器的編碼器分頻信號，用以檢測滑臺從等待區(qū)啟動至速度同步區(qū)所移動的距離L1。

（4）觸摸屏，按鈕輸入及相關急停啟動停止等非高速信號。

3 飛剪系統(tǒng)輸出執(zhí)行部分

（1）PLC輸出脈沖信號控制伺服系統(tǒng)，通過滾珠絲杠結構驅(qū)動滑臺追料及回程等動作。

（2）追料同步完成后，輸出控制氣動夾爪及氣動剪，進行剪切龍骨動作等。

4 飛剪系統(tǒng)運行概述

飛剪系統(tǒng)運行時，T型龍骨隨傳動輥勻速出料，當飛剪末端光纖對射傳感器檢測到龍骨出料后，PLC啟動出料棍的高速計數(shù)器，實時檢測出料的位移與速度，并將位移與速度實時顯示在觸摸屏上，當出料位移達到程序預設值（程序計算值）時，PLC發(fā)出指令啟動伺服電機，進行追蹤，伺服電機的運動曲線為固定斜率（由FX3UPLC的PLS2指令給定），按程序設定追蹤至與龍骨傳送速度同步后，延時T0時間，待同步速度穩(wěn)定后，PLC控制啟動夾爪及氣動剪，進行下料操作，下料完畢后，滑臺高速返回初始位置，飛剪系統(tǒng)進入等待區(qū)，等待下一次追料啟動。

5 飛剪滑臺運動分析

該飛剪系統(tǒng)屬于典型的定尺截斷設備，飛剪滑臺的運動可分為5個階段，如圖所示：

5.1 等待段

如圖AB段，飛剪滑臺處于靜止階段，處于零位，待對射光纖觸發(fā)高速計數(shù)器后，PLC獲取龍骨的伸出長度，待到達預伸長度值L1時，PLC發(fā)出指令指揮滑臺按照設定運動曲線，進行追料程序，進入追蹤段。

5.2 追蹤段

如圖BC段，飛剪滑臺按照預設曲線進入追蹤段，追蹤段的速度速曲線，理論曲線（虛線）與實際曲線（實線）是有所偏差的。

5.3 同步剪切段

如圖CE段，滑臺與龍骨料進入速度同步時段，相互之間速度為零，此時可以進行切斷操作，D點是同步穩(wěn)定一段時間后，PLC發(fā)出切斷命令的時間點，到E點切斷動作完成。

從追蹤段到同步剪切段D點這段時間內(nèi)，PLC高速計數(shù)器計量伺服編碼器分頻信號，檢測滑臺在此段時間移動的距離，并與理論計算值進行比較，比較差值的大小用來調(diào)整下次剪切程序中龍骨預伸長度值L1的大小。此修正補償功能只在飛剪運行的前幾次使用，待誤差穩(wěn)定后，便可以進行屏蔽。

5.4 減速段

如如EF段，E點時剪切操作已經(jīng)完成，滑臺允許進入減速段。減速曲線按照PLC預設減速速率進行，停止后滑臺就進入返回零點階段。

5.5 反向回零段

為減少時間，此段采用高速返回，回到上次啟動的初始位置，進入下次的等待段。

5.6 等待段預伸長度值L1的確定

如圖滑臺運行曲線中，由于滑臺追蹤段的加速曲線理論與實際肯定會有偏差，為簡化程序編寫設計整體難度，系統(tǒng)設置固定的滑臺加速參數(shù)（伺服驅(qū)動PID和PLC脈沖指令加減速率等），在滑臺追蹤段，程序采用黑盒處理，PLC方面輸出側(cè)只發(fā)出固定加速速率指令，輸入側(cè)只檢測追蹤至同步段A-D點滑臺移動的位移L2，由此可以看出只需通過確定等待段龍骨料預伸長度L1的值，就可以決定滑臺追蹤同步后的剪切點，故L1的精度大小相對決定了定尺精度的大小，根據(jù)ABC段理想曲線理論計算出L3，上次追蹤同步后實際滑臺運行位移L2與計算位移L3的偏差，作為本次L1的修正補償。

6 從程序設計上提高飛剪精度的方法

本系統(tǒng)中使用三菱FX3U作為控制器，由于PLC不確定的掃描周期，對整體定尺精度有所影響，為提高定尺精度，對傳送側(cè)編碼器檢測與滑臺位移編碼器檢測利用PLC的中斷進行處理。

7 實際應用分析

實際調(diào)試中，對三菱J3系列伺服參數(shù)和PLC加速指令不斷優(yōu)化后，飛剪滑臺運行高速平穩(wěn)。帶料調(diào)試運行結果表明，由于程序結構的優(yōu)化，和利用對上次截斷誤差檢測并不斷補償功能，基本在第三段截斷料后，精度控制在2mm之內(nèi)，這個誤差與整體飛剪機機械傳動結構有關，但是已經(jīng)完全滿足客戶使用要求。

參考文獻

[1]劉營營，王強，楊晉穗，等.飛剪機在帶鋼定尺剪切中的應用和研究進展[J].鍛壓裝備與制造技術，2007，42（6）：24-27.

（作者單位：大連博海自動化設備有限公司）