CN102729286B - 一种高速智能型分切机自动排刀系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高速智能型分切机自动排刀系统，包括运动控制器、伺服电机、磁致伸缩位置传感器、触摸屏、伺服驱动器组成的闭环控制系统，磁致伸缩位置传感器连接运动控制器的现场总线接口，触摸屏和运动控制器通过以太网连接方式进行通讯，运动控制器通过基于以太网技术的内部总线接口连接伺服驱动器，伺服驱动器由动力电缆和信号电缆连接伺服电机。高速智能型分切机自动排刀系统把繁琐的排刀简化为按钮一键式操作，提高了生产效率和排刀精度，减少不必要的重复排刀，同时大大减少调刀时对人的依赖。

Description

一种高速智能型分切机自动排刀系统

技术领域

本发明涉及一种分切机排刀系统，更具体地说，涉及到一种高速智能型分切机自动排刀系统。

背景技术

在市场上，现有的分切机排刀系统虽然已经达到了一定技术水平，但分切机手动排刀时需要计算出每把刀的位置数据，还得爬上机器，目视机架上的钢尺逐一把刀置位，排刀操作就比较繁琐，生产效率大大降低。传统的分切机使用一般的位移传感器会出现信号漂移或变值的情况，以至于排刀的定位不够精确。传统的手动调刀和步进电机开环控制模式的排刀，都保证不了排刀的精度，容易使剃刀片碰到刀槽的刀棱而嘣刀，或者因刀片不在中间影响收卷质量。随着客户对分切要求的不断提高和分切机技术的进一步发展，这些分切机排刀已经不能满足客户的需求。

发明内容

本发明的目的是解决以上问题，在分切机自动排刀系统的基础上，推出了一种高速智能型分切机自动排刀系统，集成了基于磁致伸缩技术的高精度伺服自动排刀系统，以简化排刀的繁琐操作，提供一种操作简单、效率高和精度高的自动排刀系统。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种高速智能型分切机自动排刀系统，包括运动控制器、伺服电机、磁致伸缩位置传感器、触摸屏、伺服驱动器组成的闭环控制系统，磁致伸缩位置传感器连接运动控制器的现场总线接口，触摸屏和运动控制器通过以太网连接方式进行通讯，运动控制器通过基于以太网技术的内部总线接口连接伺服驱动器，伺服驱动器由动力电缆和信号电缆连接伺服电机，伺服电机的轴端连接着齿轮，用于在齿条上的行走，伺服电机的机座上连接着移刀器，移刀器是一个气缸，用于对各个剃刀刀架的移动操作，齿条的终端设有一个零点开关，用于伺服系统的坐标跟磁致伸缩位置传感器坐标的统一，各个剃刀刀架上含有一个凹槽和一个悬浮磁铁，凹槽用于移刀器的连接，悬浮磁铁用于磁致伸缩位置传感器绝对位移的检测，通过闭环控制系统控制剃刀的动作机构，触摸屏的人机界面采用的是组态设计的设计方法。

本发明所述的剃刀的动作机构包括剃刀的锁紧、抬刀和下刀的动作机构。

本发明所述的触摸屏的人机界面主要包括排刀自动画面、排刀手动画面和排刀状态画面。

本发明所述的排刀自动画面中设置参数，通过程序可以得出剃刀的目标位置值。

本发明所述的磁致伸缩位置传感器是用于反馈剃刀的实际位置值。

本发明所述的剃刀的目标位置计算和关于目标值和实际值的比较是利用西门子的逻辑控制功能来进行运算的。

本发明所述的目标值和实际值的比较来驱动伺服电机带着剃刀移动到目标值，实现按分切规格自动排刀。

本发明所述的排刀手动画面可以实现排刀的切换，电机的移动，插销、刀架以及剃刀的动作，还可以实现排刀的精确定位。

本发明所述的排刀状态画面中可以实时查看排刀所有部件和执行机构的状态，方便对故障的诊断和排除。

本发明所述的排刀自动画面中按下“自动启动”按钮后，伺服电机自动地把剃刀运行到指定的位置。

本发明的有益效果如下：(1)本发明把繁琐的排刀简化为按钮一键式操作，提高了生产效率10倍以上，尤其在宽幅多工位机器上更加突显；(2)提高了排刀精度，减少不必要的重复排刀。(3)减少对人的依赖，传统排刀方式，人的影响因素是比较大的，现全部实现自动控制，大大减少调刀时对人的依赖。

附图说明

图1为本发明自动排刀系统组成及连接方式示意图；

图2为本发明自动排刀系统软件控制流程图示意图；

图3为本发明排刀自动画面示意图；

图4为本发明排刀手动画面示意图；

图5为本发明排刀状态画面示意图；

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明：

本发明系统包括西门子运动控制器、伺服电机、磁致伸缩位置传感器、触摸屏、伺服驱动器组成的闭环控制系统。如图1所示，磁致伸缩位置传感器与西门子运动控制器的现场总线接口相连接，触摸屏和西门子运动控制器通过以太网连接方式进行通讯，西门子运动控制器通过基于以太网技术的内部总线接口连接伺服驱动器，伺服驱动器由动力电缆和信号电缆连接伺服电机，伺服电机的轴端连接着齿轮，用于在齿条上的行走，同时在伺服电机的机座上连接着移刀器，移刀器是一个气缸，用于对各个剃刀刀架的移动操作，齿条的终端设有一个零点开关，用于伺服系统的坐标跟磁致伸缩位置传感器坐标的统一，这个设计是为了断电或故障拆卸更换之后的校零功能。每把剃刀刀架上，含有一个凹槽，用于移刀器的连接，同时也包含一个悬浮磁铁，用于磁致伸缩位置传感器的绝对位移检测，所有刀架的实际位置，通过磁致伸缩位置传感器进行反馈和校验，可以确保剃刀的精度。通过闭环控制系统控制剃刀的动作机构，触摸屏的人机界面采用的是组态设计的设计方法。

剃刀的动作机构包括剃刀的锁紧、抬刀和下刀的动作机构。

触摸屏的人机界面主要包括排刀自动画面、排刀手动画面和排刀状态画面。

排刀自动画面中设置参数，通过程序可以得出剃刀的目标位置值。

磁致伸缩位置传感器是用于反馈剃刀的实际位置值。

剃刀的目标位置计算和关于目标值和实际值的比较是利用西门子的逻辑控制功能来进行运算的。

剃刀的目标值和实际值的比较来驱动伺服电机带着剃刀移动到目标值，实现按分切规格自动排刀。

排刀手动画面可以实现排刀的切换，电机的移动，插销、刀架以及剃刀的动作，还可以实现排刀的精确定位。

排刀状态画面中可以实时查看排刀所有部件和执行机构的状态，方便对故障的诊断和排除。

排刀自动画面中按下“自动启动”按钮后，伺服电机自动地把剃刀运行到指定的位置。

本发明的触摸屏采用的是西门子公司的触摸屏MP277，西门子运动控制器采用的是西门子公司的SIMOTIOND425/D435/D445，伺服驱动器采用的是SINAMICS-S120，伺服电机采用的是西门子1FK7伺服电机，传感器采用的是MTS磁致伸缩位移传感器。

自动排刀系统采用的是位置定位，控制剃刀架锁止释放，剃刀抬起、落下锁紧、下刀等逻辑动作，软件控制流程图如图2所示。在HMI触摸屏上选择手动模式之后，可以单独对各个部件进行操作，包括排刀电机的回零、各把剃刀单独定位操作、剃刀抬起落下、刀架锁止释放等。如果选择了自动模式，操作人员只需要输入放卷宽度、废边宽度、分切规格、整体偏移等相关参数之后，系统即会自动计算出各把剃刀的目标位置值。操作人员按下启动按钮之后，移刀伺服电机会自动回零进行坐标统一，之后逐一将各把剃刀移动到目标位置。所有剃刀移动结束之后，伺服电机停到零位待机，随时准备下一次的排刀操作。最后将激活使用的剃刀落下，完成自动排刀整个控制流程。

触摸屏的人机界面主要包括排刀自动画面、排刀手动画面和排刀状态画面。

1、排刀自动画面

如图3所示，对于4工位的分切机来说，标准配置含有5把剃刀，操作人员切换到排刀自动画面以后，只需输入放卷规格、分切规格、剃刀选用情况并“确认”后，PLC将自动计算每把剃刀的目标位置，并在刀槽辊的下方显示出来。当按下“自动启动”按钮后，伺服电机将带着每把剃刀运行到指定的目标位置。完成排刀后，伺服电机将停留在零位初始位置。以上情况是考虑放卷膜卷在辊面中心对称位置，如果不在辊面中心位置，同样可以在触摸屏上的“整体偏移”输入偏移值，这样就可以实现排刀对偏差的自动补偿。

2、排刀手动画面

如图4所示，排刀手动画面，是针对特殊情况下操作的，包括检修、调试等情况。排刀手动画面，可以实现排刀的手动、自动切换，电机的回零、左右移，插销的伸出退回，刀架的锁止释放，剃刀的抬起落下，还可以实现选定刀号后，实现任一把刀在行程范围内的精确定位。

3、排刀状态画面

在手动画面中，按下排刀状态按钮，则可以进入如图5所示的排刀状态画面。在状态画面中，操作人员可以实时掌握排刀所有部件和执行机构的状态，便于对故障的诊断和排除。由于MTS位移传感器和伺服电机的检测误差都是微米级的，故即使对于“1+1”刀槽辊(1+1指的是刀槽的宽度和刀棱的宽度均为1mm),也足以保证剃刀位置的精确度。

需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一种具体实施例，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明核心技术特征前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高速智能型分切机自动排刀系统，其特征在于，包括由运动控制器、伺服电机、磁致伸缩位置传感器、触摸屏、伺服驱动器组成的闭环控制系统，所述的磁致伸缩位置传感器连接运动控制器的现场总线接口，所述的触摸屏和运动控制器通过以太网连接方式进行通讯，所述的运动控制器通过基于以太网技术的内部总线接口连接伺服驱动器，所述的伺服驱动器由动力电缆和信号电缆连接伺服电机，所述的伺服电机的轴端连接着齿轮，用于在齿条上的行走，所述的伺服电机的机座上连接着移刀器，所述的移刀器是一个气缸，用于对各个剃刀刀架的移动操作，所述的齿条的终端设有一个零点开关，用于伺服系统的坐标跟磁致伸缩位置传感器坐标的统一，所述的各个剃刀刀架上含有一个凹槽和一个悬浮磁铁，所述的凹槽用于移刀器的连接，所述的悬浮磁铁用于磁致伸缩位置传感器绝对位移的检测，通过所述的闭环控制系统控制剃刀的动作机构，所述的触摸屏的人机界面采用的是组态设计的设计方法。

2.根据权利要求1所述的高速智能型分切机自动排刀系统，其特征在于，所述的剃刀的动作机构包括剃刀的锁紧、抬刀和下刀的动作机构。

3.根据权利要求1所述的高速智能型分切机自动排刀系统，其特征在于，所述的触摸屏的人机界面主要包括排刀自动画面、排刀手动画面和排刀状态画面。

4.根据权利要求3所述的高速智能型分切机自动排刀系统，其特征在于，所述的排刀自动画面中设置参数，通过程序可以得出剃刀的目标位置值。

5.根据权利要求4所述的高速智能型分切机自动排刀系统，其特征在于，所述的磁致伸缩位置传感器是用于反馈剃刀的实际位置值。

6.根据权利要求4或5所述的高速智能型分切机自动排刀系统，其特征在于，所述的剃刀的目标位置计算和关于目标位置值和实际位置值的比较是利用西门子的逻辑控制功能来进行运算的。

7.根据权利要求6所述的高速智能型分切机自动排刀系统，其特征在于，所述的目标位置值和实际位置值的比较来驱动伺服电机带着剃刀移动到目标位置值，实现按分切规格自动排刀。

8.根据权利要求3所述的高速智能型分切机自动排刀系统，其特征在于，所述的排刀手动画面可以实现排刀的切换，电机的移动，插销、刀架以及剃刀的动作，还可以实现排刀的精确定位。

9.根据权利要求3所述的高速智能型分切机自动排刀系统，其特征在于，所述的排刀状态画面中可以实时查看排刀所有部件和执行机构的状态，方便对故障的诊断和排除。

10.根据权利要求3所述的高速智能型分切机自动排刀系统，其特征在于，所述的排刀自动画面中按下“自动启动”按钮后，伺服电机自动地把剃刀运行到指定的位置。