摘要：針對目前開卷校平橫切生產線的技術特點和工藝要求，結合星辰伺服系統(tǒng)的寬調速及優(yōu)異的動態(tài)指標的特點，提出可簡化傳動結構，提高生產效率，保證產品精度要求，降低成本的該方案。 1 市場現(xiàn)狀 目前，在一些定位精度或動態(tài)響應要求比較高的運動控制中，廣泛使用數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)。這種伺服系統(tǒng)的驅動器對電機軸后端部的光電編碼器進行位置采樣，在驅動器和電機之間構成位置和速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其位置控制分辨高，可靠性好，已成為伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。 定長控制廣泛應用在軋鋼生產中，其控制性能的優(yōu)劣直接影響著產品的質量。目前大多數(shù)老的生產線還是采用傳統(tǒng)的直流伺服控制，但在新的生產線尤其是對生產效率和產品精度要求較高的場合廣泛使用數(shù)字式的交流伺服系統(tǒng)，其優(yōu)越的性能已在生產中得到了充分的體現(xiàn). 1.1 系統(tǒng)組成 開卷較平橫切機組是一種常用的板金設備，通常它將0.2mm～4mm的金屬卷材按照用戶的要求橫切成板材。卷材橫剪機組主要有放料部分、較平部分,活套部分、送料部分、剪切部分和碼垛部分組成。送料部分的運動是間歇運動，在送料運動停止期間，剪刀部分運動并將送料部分送來的材料橫向切斷。放料和較平部分是連續(xù)運動的，而活套部分是協(xié)調送料部分和放料部分的速度。機組的結構示意圖如圖1所示。 圖1 開卷較平橫切機組的結構示意圖 1.2 工作原理 在該類機組中卷材的橫切是在材料停頓時刻進行的，也就是說，切刀刀口分離時，定長控制系統(tǒng)啟動，長度由內含脈沖發(fā)生器的伺服驅動器進行控制，觸發(fā)開始后，系統(tǒng)直接以預設的加減速率、最高速度、S曲線以及目標長度為基本參數(shù)，計算出運轉速度曲線，直接驅動伺服馬達自動運轉至定位。當輸送的長度到達規(guī)定長度時,卷材停止運動，切刀刀口閉合，將卷材切斷。依次循環(huán)，自動地將卷材切割成規(guī)定長度的板材。其速度曲線如圖2所示。 圖2 速度控制曲線 而在控制方面，根據(jù)位置控制方式的不同，可分為兩種： 1.2.1 位置半閉環(huán)控制 在這種控制方式下，伺服電機上的反饋元件既是速度反饋元件又是位置反饋元件。根據(jù)設定的加速度、運行速度、減速度和長度，在伺服控制器中，定位功能模塊自動的完成速度和位置的控制。這種控制方式的缺點是不能消除牽引輥打滑和機械傳動間隙產生的長度誤差。 1.2.2 位置全閉環(huán)控制 在位置全閉環(huán)控制方式中，增加了測量輪。在測量輪上安裝了增量式光電編碼器，伺服電機上的編碼器為速度反饋元件，測量輪上的編碼器為位置反饋元件。這樣，伺服控制器可消除牽引輥打滑和機械傳動間隙產生的長度誤差。但位置系統(tǒng)容易產生振蕩。 2 用戶實際需求 某該設備生產企業(yè)有一條這樣的生產線需改進：參數(shù)如下： 電機 Z4-112/4-1 5.5Kw 輥徑 140mm 減速比：1:10 線速度 60m/min 板料3＊1600，中間橋深3米，寬4米。 要求定尺2米板，每分鐘不低于25張，定尺精度0.1mm 如果采用其他伺服電機驅動+減速機，不管是半閉環(huán)或者全閉環(huán)位置控制，均無法滿足要求。 3 解決方案 星辰公司根據(jù)綜合考慮，采用位置全閉環(huán)的控制方式，在機械設計時，采用低速永磁同步電機+同步帶輪傳動，機組中的其他結構不變。 具體參數(shù)如下: 電機: 750rpm 96Nm 7.5Kw 同步帶減速比為1:3 驅動器型號為: NAS4B325M 整體結構如圖3所示。 圖3 采用星辰低速永磁同步電機結構示意圖 經過安裝調試后，得到的數(shù)據(jù)為: 線速度為:108m/min，每分鐘剪2米板可達50張，每張板的精度在0.05mm以內，使直接用戶的生產效率和產品質量大大提高，而且在用戶現(xiàn)場測量得到的電流數(shù)據(jù)中，原先類似生產線的總電流約30A，即功率約15Kw。采用星辰永磁低速電機后在現(xiàn)場的電流為33A，因此，在生產效率和產品質量大幅提高的同時，能耗基本沒有增加。 4 成本 而在設備成本方面，星辰公司的這套包括電機和驅動器一起還不到2萬元。