■ 文/王平益 上海煙草包裝印刷有限公司

國產(chǎn)煙標(biāo)捆扎機壓板動作優(yōu)化設(shè)計

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本文分析了國產(chǎn)煙標(biāo)捆扎機包裝紙破裂成因，并提出一種伺服動作控制檢測并優(yōu)化的方法，通過該方法可以直接對位移運動進行優(yōu)化。

煙標(biāo)捆扎機 壓板運動 曲線檢測及優(yōu)化

1、引言

DB-YC820型全自動煙標(biāo)捆扎機是我公司在引進消化吸收國外先進捆扎設(shè)備基礎(chǔ)上，研發(fā)設(shè)計國產(chǎn)全自動煙標(biāo)捆扎設(shè)備，它具有捆扎緊度高、包裝位置、包裝寬度可以任意調(diào)整的優(yōu)點，解決人工捆扎松緊度及位置不穩(wěn)定問題，滿足卷煙行業(yè)輔料立體倉庫和煙廠煙標(biāo)托盤包裝要求。

但是它在包裝過程中存在壓板壓破包裝紙等問題，特別是在高速情況下，故障率較高，限制了速度提升。通過伺服動作優(yōu)化，解決好高速情況下出現(xiàn)各種問題，是提高國產(chǎn)化設(shè)備設(shè)計水平重要途徑。

2、國產(chǎn)捆扎機實現(xiàn)原理和高速下出現(xiàn)問題

國產(chǎn)全自動捆扎機將凹印生產(chǎn)線上煙標(biāo)成品按一定數(shù)量規(guī)格進行捆扎，它將煙標(biāo)捆扎動作分解成若干個伺服工作來完成，電氣主要由M340 PLC程序控制器和LMC20運動控制器構(gòu)成，其中運動控制器控制壓板、刀片、上下排、推板等伺動作，具體由伺服驅(qū)動器LEXIUM 05來完成，見圖1。

在它的捆扎過程包含了壓板動作壓緊產(chǎn)品動作，作用是將產(chǎn)品壓實，這樣捆扎后的產(chǎn)品將產(chǎn)生一定反彈將包裝紙繃緊。反彈力大小決定產(chǎn)品捆扎后的松緊。在高速情況下（12扎/分鐘以上），由于張力波動，如果反彈力大于PE包裝紙縱向拉伸力出現(xiàn)了將撐破包裝紙問題。

圖1 國產(chǎn)捆扎機電氣構(gòu)成

圖2 采用配重方法進行張力調(diào)節(jié)存在一定缺陷

圖3 煙標(biāo)、牛皮紙、壓板之間關(guān)系

3、優(yōu)化方案：

針對問題我們設(shè)備上普遍采用配重法進行調(diào)節(jié)，即對壓板側(cè)進行鉆孔調(diào)節(jié)壓板的重量（見圖2），但該方法鉆孔數(shù)量和大小完全依照經(jīng)驗，難于掌握。

我們改進思路是，在捆扎瞬時，壓板進行釋放，但釋放時間需要控制好，這樣目的是釋放瞬時過大反彈力，但又不至于產(chǎn)品沒有因為沒有壓實產(chǎn)生變形造成廢品，壓板和產(chǎn)品之間關(guān)系見圖3。

4、壓板伺服動作的優(yōu)化

通過在LEXIUM05驅(qū)動單元接入CT檢測軟件，讀取優(yōu)化前壓板動作曲線，圖四中一共有2個壓板動作，每個壓板壓實產(chǎn)品持續(xù)時間為2秒，整個工作循環(huán)周期是4秒多，也就是14堆每分鐘生產(chǎn)情況下壓板實際曲線?？梢钥吹秸麄€捆扎過程中壓板一直緊壓產(chǎn)品，直到捆扎完成進入下一循環(huán)再進行釋放。（見圖4）

圖5 壓板曲線

圖4 優(yōu)化前壓板運動曲線

press_curve [0].dX:=0; 角度0

press_curve [0].dy:=0;位移0，保持壓板不動

press_curve[1].dx:=215;角度215

press_curve[1].dy:=0;保持位移0

press_curve[2].dx:=227;227度位移高度Y2

press_curve[2].dy:=press_curve_y2;

為打通快件投遞“一公里”問題，云南順豐也租賃的7000余個豐巢柜格口以及簽約了近300個便利店作為現(xiàn)有網(wǎng)點的補充。

press_curve[3].dx:=342;342保持Y2

press_curve[3].dy:=press_curve_y2;

press_curve[4].dx:=350;350度位移0

press_curve[4].dy:=0;

press_curve[5].dx:=360;360保持位移0，即初始位置

press_curve[5].dy:=0;

因此產(chǎn)生圖五理論位移曲線，曲線見圖5：

優(yōu)化過程：

1、調(diào)用LMC20中伺服控制程序，在CAM凸輪曲線中進行曲線編輯。

2、釋放點角度選取，考慮在上吸氣排收緊紙張那一刻，在270度左右將產(chǎn)生最大張力，牛皮紙可能撐破，因此將釋放角度設(shè)置在270左右，至于哪個角度進行釋放，需不斷實際驗證。

3、在CAM-DATA程序中增加釋放點，壓板在規(guī)定角度下進行了跳躍實現(xiàn)收緊產(chǎn)品瞬時進行壓力釋放，一共增加了4個位移點，并對壓板位移數(shù)組進行重新定義。關(guān)于選用4個點原因如果僅增加2個點，曲線定義后將產(chǎn)生較大的斜坡，因此需要增加更多的保持點使曲線準(zhǔn)確。程序修改如下：

press_curve[3].dx:=260; 260度增加第一個點

press_curve[3].dy:=press_curve_y2;曲線定義為Y2

press_curve[4].dx:=265;265度增加第二點，向上跳躍，松開壓板釋放壓力

press_curve[4].dy:=press_curve_y3;

press_curve[5].dx:=270;270增加第三點，進行保持

press_curve[5].dy:=press_curve_y3; press_curve[6].dx:=275;275度增加第四點，回到Y(jié)2高度壓住產(chǎn)品

press_curve[6].dy:=press_curve_y2;

圖7

優(yōu)化后曲線：理論上通過曲線修改，在265度至270度之間產(chǎn)生瞬時跳躍，見圖6。

通過CT監(jiān)控我們讀取到以下曲線，見圖7。

在壓板曲線中出現(xiàn)5度寬度的跳躍脈沖，實際工作中壓板出現(xiàn)向上提升釋放壓力過程。由于在粘結(jié)瞬時，壓力最大，通過壓板釋放達到避免紙張破損的效果。

5、結(jié)論

壓板曲線優(yōu)化直接解決壓板壓碎紙問題，比較先前的減重方法，優(yōu)點是不受產(chǎn)品變化限制，無論是白卡還是鋁卡產(chǎn)品都可以適用，改變了減重法中鉆孔位置、數(shù)量完全憑經(jīng)驗的狀況，同時伺服優(yōu)化的優(yōu)點是如果曲線變化后效果不理想可以便捷地進行微調(diào)。

圖6

[1]張海燕、張選生 ，印刷機設(shè)計，印刷工業(yè)出版社，2006年10月

[2]胡壽松，自動控制原理（第5版），科學(xué)出版社，2007年6月

[3]王兆宇，施耐德電氣變頻器原理與應(yīng)用，機械工業(yè)出版社，2009年6月