國產煙標捆扎機壓板動作優化設計

■ 文/王平益 上海煙草包裝印刷有限公司

國產煙標捆扎機壓板動作優化設計

■ 文/王平益 上海煙草包裝印刷有限公司

本文分析了國產煙標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化的方法，通過該方法可以直接對位移運動進行優化。

煙標捆扎機 壓板運動 曲線檢測及優化

1、引言

DB-YC820型全自動煙標捆扎機是我公司在引進消化吸收國外先進捆扎設備基礎上，研發設計國產全自動煙標捆扎設備，它具有捆扎緊度高、包裝位置、包裝寬度可以任意調整的優點，解決人工捆扎松緊度及位置不穩定問題，滿足卷煙行業輔料立體倉庫和煙廠煙標托盤包裝要求。

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。通過伺服動作優化，解決好高速情況下出現各種問題，是提高國產化設備設計水平重要途徑。

2、國產捆扎機實現原理和高速下出現問題

國產全自動捆扎機將凹印生產線上煙標成品按一定數量規格進行捆扎，它將煙標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品動作，作用是將產品壓實，這樣捆扎后的產品將產生一定反彈將包裝紙繃緊。反彈力大小決定產品捆扎后的松緊。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了將撐破包裝紙問題。

圖1 國產捆扎機電氣構成

圖2 采用配重方法進行張力調節存在一定缺陷

圖3 煙標、牛皮紙、壓板之間關系

3、優化方案：

針對問題我們設備上普遍采用配重法進行調節，即對壓板側進行鉆孔調節壓板的重量（見圖2），但該方法鉆孔數量和大小完全依照經驗，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，但又不至于產品沒有因為沒有壓實產生變形造成廢品，壓板和產品之間關系見圖3。

4、壓板伺服動作的優化

通過在LEXIUM05驅動單元接入CT檢測軟件，讀取優化前壓板動作曲線，圖四中一共有2個壓板動作，每個壓板壓實產品持續時間為2秒，整個工作循環周期是4秒多，也就是14堆每分鐘生產情況下壓板實際曲線。可以看到整個捆扎過程中壓板一直緊壓產品，直到捆扎完成進入下一循環再進行釋放。（見圖4）

圖5 壓板曲線

圖4 優化前壓板運動曲線

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;

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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;

因此產生圖五理論位移曲線，曲線見圖5：

優化過程：

1、調用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度左右將產生最大張力，牛皮紙可能撐破，因此將釋放角度設置在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，壓板在規定角度下進行了跳躍實現收緊產品瞬時進行壓力釋放，一共增加了4個位移點，并對壓板位移數組進行重新定義。關于選用4個點原因如果僅增加2個點，曲線定義后將產生較大的斜坡，因此需要增加更多的保持點使曲線準確。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Y2高度壓住產品

press_curve[6].dy:=press_curve_y2;

圖7

優化后曲線：理論上通過曲線修改，在265度至270度之間產生瞬時跳躍，見圖6。

通過CT監控我們讀取到以下曲線，見圖7。

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

5、結論

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

圖6

[1]張海燕、張選生 ，印刷機設計，印刷工業出版社，2006年10月

[2]胡壽松，自動控制原理（第5版），科學出版社，2007年6月

[3]王兆宇，施耐德電氣變頻器原理與應用，機械工業出版社，2009年6月