摘要：針對(duì)目前開卷校平橫切生產(chǎn)線的技術(shù)特點(diǎn)和工藝要求，結(jié)合星辰伺服系統(tǒng)的寬調(diào)速及優(yōu)異的動(dòng)態(tài)指標(biāo)的特點(diǎn)，提出可簡(jiǎn)化傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品精度要求，降低成本的該方案。 1 市場(chǎng)現(xiàn)狀 目前，在一些定位精度或動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求比較高的運(yùn)動(dòng)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(qū)動(dòng)器對(duì)電機(jī)軸后端部的光電編碼器進(jìn)行位置采樣，在驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)之間構(gòu)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(shì)。 定長(zhǎng)控制廣泛應(yīng)用在軋鋼生產(chǎn)中，其控制性能的優(yōu)劣直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。目前大多數(shù)老的生產(chǎn)線還是采用傳統(tǒng)的直流伺服控制，但在新的生產(chǎn)線尤其是對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度要求較高的場(chǎng)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(chǎn)中得到了充分的體現(xiàn). 1.1 系統(tǒng)組成 開卷較平橫切機(jī)組是一種常用的板金設(shè)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(jī)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(yùn)動(dòng)是間歇運(yùn)動(dòng)，在送料運(yùn)動(dòng)停止期間，剪刀部分運(yùn)動(dòng)并將送料部分送來(lái)的材料橫向切斷。放料和較平部分是連續(xù)運(yùn)動(dòng)的，而活套部分是協(xié)調(diào)送料部分和放料部分的速度。機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。 圖1 開卷較平橫切機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖 1.2 工作原理 在該類機(jī)組中卷材的橫切是在材料停頓時(shí)刻進(jìn)行的，也就是說(shuō)，切刀刀口分離時(shí)，定長(zhǎng)控制系統(tǒng)啟動(dòng)，長(zhǎng)度由內(nèi)含脈沖發(fā)生器的伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制，觸發(fā)開始后，系統(tǒng)直接以預(yù)設(shè)的加減速率、最高速度、S曲線以及目標(biāo)長(zhǎng)度為基本參數(shù)，計(jì)算出運(yùn)轉(zhuǎn)速度曲線，直接驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)至定位。當(dāng)輸送的長(zhǎng)度到達(dá)規(guī)定長(zhǎng)度時(shí),卷材停止運(yùn)動(dòng)，切刀刀口閉合，將卷材切斷。依次循環(huán)，自動(dòng)地將卷材切割成規(guī)定長(zhǎng)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(jī)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(shè)定的加速度、運(yùn)行速度、減速度和長(zhǎng)度，在伺服控制器中，定位功能模塊自動(dòng)的完成速度和位置的控制。這種控制方式的缺點(diǎn)是不能消除牽引輥打滑和機(jī)械傳動(dòng)間隙產(chǎn)生的長(zhǎng)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(cè)量輪。在測(cè)量輪上安裝了增量式光電編碼器，伺服電機(jī)上的編碼器為速度反饋元件，測(cè)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(jī)械傳動(dòng)間隙產(chǎn)生的長(zhǎng)度誤差。但位置系統(tǒng)容易產(chǎn)生振蕩。 2 用戶實(shí)際需求 某該設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)有一條這樣的生產(chǎn)線需改進(jìn)：參數(shù)如下： 電機(jī) 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(jī)驅(qū)動(dòng)+減速機(jī)，不管是半閉環(huán)或者全閉環(huán)位置控制，均無(wú)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(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，采用低速永磁同步電機(jī)+同步帶輪傳動(dòng)，機(jī)組中的其他結(jié)構(gòu)不變。 具體參數(shù)如下: 電機(jī): 750rpm 96Nm 7.5Kw 同步帶減速比為1:3 驅(qū)動(dòng)器型號(hào)為: NAS4B325M 整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。 圖3 采用星辰低速永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 經(jīng)過(guò)安裝調(diào)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(dá)50張，每張板的精度在0.05mm以內(nèi)，使直接用戶的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量大大提高，而且在用戶現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量得到的電流數(shù)據(jù)中，原先類似生產(chǎn)線的總電流約30A，即功率約15Kw。采用星辰永磁低速電機(jī)后在現(xiàn)場(chǎng)的電流為33A，因此，在生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高的同時(shí)，能耗基本沒有增加。 4 成本 而在設(shè)備成本方面，星辰公司的這套包括電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器一起還不到2萬(wàn)元。