卷烟包装机电子凸轮控制系统设计.pdf

《卷烟包装机电子凸轮控制系统设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、机械工程师MECHANICALENGINEER卷烟包装机电子凸轮控制系统设计聂挺。刘云(中烟机械技术中心有限责任公司，上海201206)摘要：以卷烟包装机械的推烟凸轮为研究对象，通过搭建伺服控制实验平台，进行电子凸轮设计，实现推烟杆的直线往复运动。设计采用软PLC技术、速度前馈策略和串联PID控制系统对伺服电机进行精确的速度与位移控制。通过分析实验数据可知，电子凸轮技术能够提升推烟凸轮的反应速度并且得到更高的位移精度，验证了使用电子凸轮技术能够很好地替代原有机械推烟凸轮。关键词：伺服运动：电子凸轮；轨

2、迹插补：虚拟主轴中图分类号：TB486文献标志码：B文章编号：1002—2333(2016)12—0208—04DesignofElectronicCamControlSystemforCigarettePackagingMachineNIETing，LIUYun(ChinaTobaccoMachinery．TechnologyCenterCo．，Ltd．，Shanghai201206，China)Abstract：Bybuildingservomotioncontrolexperimentplatf

3、orm，thispaperstudiesthepushing—c唔arettecamofcigarettepackagingmachine，anddesignsanelectroniccamtorealizestraightreciprocatingmotionofthepushing-cigarettepole．PrecisespeedandpositioncontrolofthesynchronousmotoraredesignedusingsoftPLCtechnology，speedfeedf

4、orwardstrategyandPIDcontr01．Theexperimentresultsshowthattheelectroniccamplancanachievehighpositionprecisionandrapidreactionofpushing—cigarettecam．Thefeasibilityofsubstitutingtheelectroniccamforthetraditionalmechanicalcamisverified．KeyWords：servomotion；e

5、lectroniccam；pathinterpolation；virtualprincipalaxis0引言传统凸轮机构主要用于旋转运动与非旋转运动之间的转换，其转换后的非旋转运动包括直线往复运动、摆动等多种形式。正是凸轮机构的这种灵活性为各类机械执行件的设计提供了很好的解决方案。目前在包括卷烟包装机在内的多种机械装置中，凸轮机构已广泛应用旧。但由于凸轮自身具有的高点副、线接触的机构特征，其在使用中存在磨损很快、维护困难的问题，并且此类机构加工复杂，不适合柔性化生产口1。因此对于卷烟包装机这种要求高效

6、率、高自动化生产设备而言，机械凸轮的使用受到越来越大的困扰。电子凸轮(ElectronicCAM)，是使用伺服控制器来控制伺服电机达到模拟机械凸轮的功能。相对于传统机械凸轮，电子凸轮的优势体现在高柔性与高精度㈣。仅需修改电子凸轮的轮廓曲线，即可实现多种凸轮轨迹运动的控制，快速简单，避免了机械加工的麻烦；电子凸轮技术减少了凸轮机构的制造、装配误差和磨损，能够大幅提高运行精度。目前电子凸轮技术在包装切纸机、封焊机和船舶制造等领域已经得到应用，并取得了良好的运行效果[61。但大都在低速运动运动应用领域。本文

7、通过采用电子凸轮技术对卷烟包装机械高速凸对此类包装机械的柔性化设计，提高其科技水平和国际竞争力，具有重要意义。1系统控制构架与配置本文所设计的电子凸轮推烟机构伺服系统，主要由以下四部分组成：IPC、驱动、电机和滚珠丝杠系统。上位IPC具有软PLC功能，其高速高效的数据处理能力可以很好地进行运动轨迹规划、程序编译和插补运算。下位控制器为基于DSP的数字伺服驱动器。同时，采用EtherCAT总线在IPC和伺服驱动器之间高速实时地传输反馈与控制数据。从而达到全系统响应的实时性、高精度定位的目的。实验系统使用

8、的是德国BECKHOFF公司的硬件整体方案。上位IPC型号为CX2030。数字伺服驱动器的型号为AX5203。永磁同步伺服电机型号为AM3041—0C00。实验平台结构如图l所示。轮进行升级改造，使用德国BECKHOFF的IPC作为上位控制器，利用其高速高效的数据处理能力进行运动轨迹规划、程序编译和插补运算。下位运动控制器也是德国BECKHOFF推出的基于DSP全数字处理器的双通道驱动器，它具有系统响应快、定位精度高的特点。同时此方案当伺服驱动控制系统在