对纸面石膏板生产线双伺服切断机的设计研究

对纸面石膏板生产线双伺服切断机的设计研究

刘喜 林树新

山东三金玻璃机械有限公司 山东淄博 255300

摘要：纸石膏板生产线一般分为批处理、成型、干燥、切割几个工序，属于能源密集型行业。为了实现国家节能减排目标，科研人员一方面寻找石膏替代产品，另一方面改进现有生产工艺设备，降低现有产品能耗。在配料、成型、烘干、切割几个工艺过程中，研究人员都进行了研究和试验，从目前的研究成果来看，主要从提高生产效率、减少原料浪费、降低能耗三个方面进行。通过调整工艺和技术改造，提高了生产效率，减少了原料浪费，降低了能耗，在生产中得到了实际应用。

关键词：测长轮；编码器；从动轮

前言：纸面石膏板由于重量轻、平整度好、施工安装方便、耐火性强、能耗低等优点，主要用作建筑物的内墙和天花板材料。随着墙体材料改革不加速和建筑需求的不断增加，干墙的需求量也在逐年增加。纸石膏板的生产工艺是：用一种混合料搅拌成型后，连续交付的所有干燥侧锯成堆叠。本文对石膏板生产线的切割和锯削工艺进行了如下分析和探讨。

一、技术的现状

纸石膏板生产线边切边工序，目前主要用于两种切边工序。早在30年前，科研人员就已经对切边工序进行了修改，将第二个切边工序改为单一的切边工序。然而，由于脉冲信号输出不稳定、跳闸信号的精度、反应时间延迟等一系列原因，使得控制系统的控制精度不能满足生产要求。因此，目前大多数纸石膏板生产线的切边工艺仍采用双刃切边工艺。

使用两种削减不仅造成原材料的巨大浪费，降低了生产效率，而且还增加了能源消耗。自2010年以来，伺服驱动器在我国的自动控制市场得到了广泛的应用，而伺服驱动器的价格也逐渐下降，使得伺服驱动器在各种自动控制领域得到了广泛的应用。

通过引入SEW伺服控制器及其控制功能模块，在不影响产品质量稳定性的情况下实现了纸浆生产线的实际应用。通过设备改造和高速生产过程，实现了产品寿命周期一次的停产，确保了产品的外观和内在质量，提高了产品质量，提高了经济效益，改善了生产环境。传统的切削机通常根据光电开关的位置来调整切削长度。调整范围小，调整很不方便，切割精度也很难保证，造成板材浪费。不使用光电开关，而是通过长轮和编码器读取编码器的脉冲个数来计算板的长度，零位仅通过使用光电开关来确定。这样可以提高切割精度，产品质量稳定、合格，质量得以降低，浪费得以减少。

二、系统概览

断路器控制系统主要由SEW伺服控制器、其控制功能模块和伺服电机、测长轮、旋转编码器和闭合开关组成。伺服控制器通过伺服放大器、伺服电机、减速器、同步带轮和齿轮机构分别与上、下切刀连接。

在纸面石膏板生产线中，纸面石膏板的切割难度在于切割速度的水平分量和主线的速度（石膏板运动的速度）。为了使裁切过程中，裁切的表面整齐，不刮纸板表面，必须保证裁切速度不能低于石膏板的方向。由于刀具是旋转切割，刀具的工作速度区间可分为三个循环：加速位置、恒速剪切和减速后退位置。如果加速和定位时间太短，定位不准确，电机转速不能满足切割要求，可能导致切割面不规则。由于SEW伺服控制器及其控制功能模块与光电行程开关相比，可将编码器的定位精度提高10倍，延迟现象得到了改善，从而提高了新设计的定位精度。同时，与普通电机相比，伺服电机具有较高的精度和较快的响应能力，可以在较短的时间内进入旋转切割，从而提高了新设计的精度。在提高定位精度和切割精度的基础上，可以在相同或较短时间内完成更复杂的切割操作。原来的作品只能由第二次切割完成。

三、工作原理

该系统的硬件部分由两个伺服马达驱动，上下刀和两个辊筒，其中两个执行切割动作，两个辊筒作为驱动装置。两个电机的驱动脉冲由同一脉冲端口的SEW伺服输出驱动，保证了两个电机的同步运行。上辊筒是主动轮，下辊筒是从驱动轮，切断工作流之前，上下切刀根据开关调整的角度，即工作零位。旋转编码器由测量轮驱动，脉冲信号根据测量轮的直径向控制器发出长度信号，控制器发出动作指令，由伺服电机驱动，同时由上下刀具动作，完成切割功能。正常功率时，程序自动“零对准”调整刀对准，设置板的长度，直接启动自动模式。设置紧急手动按键，即“立即剪切”键和“错误重设”键。在报废的情况下，按`即时性切割‘键，直接执行切割操作，然后自动恢复到正常的切割板状态，进入下一个工作周期；如果在工作中发生故障，故障警报亮起，此时，手动按“错误重置”，设备进入错误的恢复状态，5s后故障将得到解决。该装置设置了样板动态功能测试关键点，动态监测剪切功能是否正常。按这个键，执行固定长度的纸板采样功率，每次下一次切片时，采样不会影响正常的切割板，前后采样都是正常的切割法。

四、改进措施

为了实现伺服驱动的高精度控制，必须提高控制系统的抗干扰能力，降低机械传动的水平。为了提高抗干扰能力，增加了噪声滤波器。为了减小机械误差和噪声，采用高性能谐波传动减速器来减小传动链。从电气和机械两方面保证了控制精度和可靠性，实现了石膏板生产过程的自动控制。同时，为了提高控制系统的基本安全性，采用隔离变压器为伺服控制器和伺服电机供电。

结语：

通过引入SEW伺服控制器及其控制模块，改进了纸石膏板生产线的切割工艺。改进的石膏板生产线切削技术提高了生产效率，减少了材料浪费，缓解了石膏板生产线高能耗的问题。这种石膏板双伺服切割控制系统，设计紧凑，操作灵活，可靠性高，完成了切割过程中所有的控制功能。由于项目运行顺利，该系统深受客户的好评。因此必须要重视对纸面石膏板生产线双伺服切断机的设计研究，不断的提高相关的设计效果，从而满足更多方面的需求，进一步满足当权节能减排的大目标。同时使用这种方式还可以进一步提高产能以及经济效益，进一步全面推动发展，促进产业升级。因此这也要求了相关人员必须要重视这一方面内容的研究，进一步对纸面石膏板生产线双伺服切断机的设计研究水平。

参考文献：

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[2]徐和利,张庆庆,庄永胜.MICRO1500 PLC在石膏板生产线切断系统的应用[J].制造业自动化,2009:140-141.

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