CN108347201A - 一种切刀电机和主电机的同步控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制袋机的切刀和烫刀的同步控制方法。本发明包括控制器,发出运动脉冲,控制切刀和烫刀上下运动,同时对每路脉冲进行回计;控制两个电机同步运行的思想,检测烫刀和切刀的位置,以烫刀为主切刀为跟随的控制方案,通过PID调节,保证两者有条件的同步关系;单切和双切是的运动位置关系曲线,是两者跟随的原则,同步关系的依据。通过本发明的实施,可以在极大减少切刀磨损的基础上,实现切刀电机的连续运动,提高了制袋机的运行速度,双切速度可由原来的120P/MIN提高到200P/MIN。

Description

一种切刀电机和主电机的同步控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于印刷包装机械中的制袋机控制领域,具体地说是通过设定的逻辑时序 控制,实现制袋机的切刀和控制烫压的主机同步运行。
背景技术
[0002] 软包装行业的制袋机,为了实现一些客户定制的功能,切刀都由单独的伺服电机 控制,来实现成型袋子的切断功能。在机械上,伺服电机通过减速机构实现减速,再带动一 个偏心轮来带动切刀,实现伺服电机由旋转变成切刀的上下往复运动,从而切断材料,完成 袋子的加工工序,见图1。
[0003] 基于以上的机械结构,通常的切刀的控制方法是:制袋机在停机状态下,切刀电机 通过检测安装在高位的接近开关使得切刀停在高位,运行中当拖料电机完成拖料,给出控 制信号,拖动切刀电机旋转,使得切刀先往下再往上往复运动一次,并通过检测高位的接近 开关使切刀停止在高位。
[0004] 这种控制方式有不少地弊端:首先,切刀伺服电机每完成一只袋子,要启停一次, 对电机和驱动器都有较大的影响。再是,该方式实际上切刀永远在以高于主烫刀的速度下 运行,并且有停顿,对机械的磨损和冲击会很大,尤其是烫刀(烫刀由主机带动)在高速运行 时,这样就限制了主机的速度。
发明内容
[0005] 本发明针对现有技术的不足,提供了一种切刀电机和主电机的同步控制方法。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案: 本发明中的烫刀和切刀均由控制器控制,控制器输出两路脉冲信号来驱动烫刀和切 刀;控制烫刀的脉冲信号作为主脉冲信号,它的频率曲线主要由主机速度、牵引时间、烫压 时间决定,计算出一条运动曲线;另一路脉冲控制切刀动作,它的频率按事先计算的频率, 再加上相位调整的频率,形成总的运动输出频率;控制器在每运动1度角时,实时检测烫刀 和切刀的位置,得到相位误差,再通过PID算法,实时得出调整脉冲的频率,改变切刀的相 位,从而实现切刀和烫刀的同步运行。
[0007] 进一步说,所述切刀和烫刀之间的同步关系可根据控制方式的不同,有以下两种 运动关系,分别命名为切刀单切和切刀双切,切刀单切是指烫刀运动一周,切刀也运动一 周;切刀双切是指烫刀运动一周,切刀运动两周,上述两种运动关系中烫刀和切刀除了 170-190度角的等待区间以外是严格的同步关系,保持两把刀的相位严格一致;在等待区间内, 切刀在等待另一套圆角冲孔的定位完成信号,从而产生短暂脱离同步的阶段。
[0008]本发明通过主电机和切刀电机的位置采集、计算,实现切刀电机和主电机的同步 控制。两电机的位置关系曲线由控制方式决定,分为单刀和双刀两种方式。通过本发明的控 制方式,切刀电机可以实现连续运转,在相位上按一定的规律跟随主电机运动,避免了传统 控制方式下的电机启停、突然加速等现象带来的机械磨损,最高速度能从双刀120P/MIN提 咼到200P/MIN,效果十分明显。
附图说明
[0009]图1为机械结构示意图; 图2为系统框图; 图3a为烫刀切刀的单切关系曲线; 图3b为烫刀切刀的双切关系曲线。
具体实施方式
[0010]以下结合附图对本发明作进一步说明。 从图2所示,控制器发出脉冲给驱动器,驱动伺服电机带动烫刀和切刀。脉冲的频率和 分辨率、速度有关。发出的脉冲通过高速计数器,回计脉冲的数量,来计算烫刀和切刀的位 置。烫刀和切刀检测到零位信号时分别清零,计数器完成一周的计算。控制烫刀的脉冲“言 号作为主脉冲信号,它的频率曲线由主机速度、牵引时间、烫压时间等因素决定,计算出一 条运动曲线。而脉冲2控制切刀动作,它的频率按事先计算的频率,再加上相位调整的频率, 形成总的运动输出频率。控制器在每运动1度角时,实时检测烫刀和自己的位置,得到相位 误差,再通过PID算法,实时得出调整脉冲的频率,改变切刀的相位,从而实现切刀和烫刀的 同步运行。
[0011]切刀的频率计算如下:FREQ_LINE = 6000*0.5/TIME_DRAW 最大速度段频率: FREQ_MAX=(6000*1.5-FREQ_LINE*TIME_UP)/ (TIME_UP+TIME_MAX) 加速段每段频率: FREQ_UP(n)=FREQ_LINE+n* (FREQ_MAX-FREQ_LINE)/ (PIECE_UP+ 1) 减速段每段频率: FREQ_DOWN(n) =FREQ_MAX-n* (FREQ_MAX-FREQ_LINE)/ (PIECE_D0WN+1) 等待时电机频率不变,为2KHZ; TIME_UP = nME_MAX=TME_DRAW/3; HME_DRAW:牵引时间; PIECEJJP、PIECE_DOWN为常量;PIECEJJP表示升速段数。
[0012]如图3a和图3b所示,切刀和烫刀之间的同步关系曲线,根据控制方式的不同,有以 下两种运动关系,分别命名为切刀单切和双切,从曲线关系可以看出单切表示烫刀和切刀 除了 170-190度角的等待区间以外是严格的同步关系,保持两把刀的相位严格一致。在等待 区间内,切刀在等待另一套圆角冲孔的定位完成信号,所以短暂脱离同步的阶段。
[0013] 双切是指烫刀运动一周,切刀运动两周,降速等待过程同样发生在170-190角度区 间。
[0014] 完成本发明需要可编程控制器或单片机为内核的控制器一套,以及相应检测位置 的接近开关。完成脉冲回计和发送,以一定的规律控制伺服电机旋转运动。
[0015] 以及利用上述技术构思所形成的一套实现切刀电机和主电机同步运动的调节控 制软件算法,还有一套适合切刀和烫刀最优化运行的伺服位置关系曲线。
[0016] 该装置的动力源,1千瓦的伺服电机和相应的驱动器,品牌不限。实现由电机的旋 转运动到切刀上下往复运动的凸轮机构一套。
[0017] 本发明不限控制器的类型,单片机、PLC、运动控制器以及工控机均属于本方案的 范围,切刀和烫刀同步的控制思想是本发明的精髓。
[0018] 以上对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明,对本领域的普通技术人员而 言,依据本发明提供的思想,在具体实施方式上会有改变之处,而这些改变也应视为本发明 的保护范围。

Claims (2)

1. 一种切刀电机和主电机的同步控制方法,烫刀和切刀均由控制器控制,控制器输出 两路脉冲信号来驱动烫刀和切刀;其特征在于:控制烫刀的脉冲信号作为主脉冲信号,它的 频率曲线主要由主机速度、牵引时间、烫压时间决定,计算出一条运动曲线;另一路脉冲控 制切刀动作,它的频率按事先计算的频率,再加上相位调整的频率,形成总的运动输出频 率;控制器在每运动1度角时,实时检测烫刀和切刀的位置,得到相位误差,再通过PID算法, 实时得出调整脉冲的频率,改变切刀的相位,从而实现切刀和烫刀的同步运行。
2. 根据权利要求1所述的一种切刀电机和主电机的同步控制方法,其特征在于:切刀和 烫刀之间的同步关系可根据控制方式的不同,有以下两种运动关系,分别命名为切刀单切 和切刀双切,切刀单切是指烫刀运动一周,切刀也运动一周;切刀双切是指烫刀运动一周, 切刀运动两周,上述两种运动关系中烫刀和切刀除了170-190度角的等待区间以外是严格 的同步关系,保持两把刀的相位严格一致;在等待区间内,切刀在等待另一套圆角冲孔的定 位完成信号,从而产生短暂脱离同步的阶段。
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CN105404179A (zh) * 2014-09-12 2016-03-16 哈尔滨恒誉名翔科技有限公司 基于lpc2131的制袋机控制器

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李凯: "双轴伺服电机控制系统", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库(电子期刊)•工程科技Ⅱ辑》 *

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