1 引言
近些年紙箱包裝行業取得了飛速的發展，一般的中小企業以購買紙板生產紙箱為主，產品較為單一，一般很少使用印刷開槽機或者使用不帶開槽的印刷機，開槽部分通過鏈條推紙器方式一般采用人工單張送紙、開槽，生成效率較低；而一般選用高速、高精度、全自動印刷開槽普通的紙箱印刷開槽機紙箱規格都屬于中小規格紙箱，較大規格尺寸的全自動紙箱開槽機市場上鮮有應用成熟的設備。
紙箱生成的一般工藝流程為：紙板生產→前緣送紙→印刷→壓線開槽→粘箱或釘箱成型→打包，從其工藝流程上可以看出開槽箱的流程較簡單，易于實現高效率；但是現在多數把這些流程分開來做，沒有形成一條完整的流水生產線，限制了企業的生產能力，尤其在送紙印刷完畢以后到開槽部分，流程的斷開導致需要人工手動重新進行送紙、開槽，一張大規格的紙板長度為3m，需要4人完成送紙，造成了極大的人員浪費。
本臺設備為全自動印刷開槽，即前緣送紙→自動印刷→印刷完畢后送出，信號1檢測→伺服同步送紙→信號2檢測→伺服定位到開槽點→開槽→返回前緣送紙印刷；整套設備使用臺達DOPB07S415觸摸屏4臺、DVP48EH2主機2臺、DVP32EH2主機2臺、A2 7.5kW伺服2臺、B系列7.5kW變頻器4臺、DOPB07觸摸屏4臺。本套設備可以同時完成兩組開槽，每組共有8組刀，可以根據設定槽距自行計算調整刀具。設備正常運行可以達到120m/min，每分鐘近40張的速度遠遠超出人工送紙開槽的速度。
本系統采用A2伺服的凸輪功能，及時追蹤送紙速度并精確定位開槽位置，本文著重闡述了印刷完畢后到開槽部分的自動控制。
2 控制系統設計
系統控制簡圖見圖1。
圖1 開槽機控制示意圖
圖2 系統控制框圖
高速自動印刷開槽設備是典型的電子凸輪的應用，要求在同步區類從動軸的線速度一定要等于主軸軸的線速度，這樣才能夠把紙板非常的平順的送給開槽部。此處利用A2伺服內建的電子凸輪功能完成此工藝的實現，通過主軸編碼器作為命令來源控制從軸A2伺服，出紙處上裝有I點光電信號，做為初始位置調整，并且啟動從動軸的電子凸輪，通過觸摸屏對A2伺服的參數設置及PLC完成設備必要的的邏輯控制，高速自動印刷開槽設備的設計主要分為3部分：
（1）印刷出料檢測
印刷出料輥使用臺達B系列變頻器帶動普通電機，電機軸外加編碼器，出料輥每轉一圈，編碼器輸出2500個脈沖；電機轉速跟隨前沿送紙速度，勻速將已經印刷完畢紙箱送入開槽設備處。通過1#光電傳感器檢測送紙情況，檢測到進料后，啟動開槽伺服，啟動電子凸輪，使兩臺開槽伺服速度與印刷出料同步。
（2）開槽進紙檢測
通過2#光電傳感器檢測開槽機進紙情況，檢測進料后，伺服再定位到開槽位置，重復定位精度1mm。
（3）兩軸同步
1#開槽伺服與2#開槽伺服為同步工作，1#伺服接收印刷出料電機編碼器的脈沖后，使用Bypass方式輸出給2#伺服，達到雙軸同動效果。
3 伺服控制系統設定
（1）軟件版本ASDA_Soft V4.05.01，第一步使用USB連接線將計算機與伺服控制器相連，進行通訊設定，選擇On-Line，本設備使用的400V A2系列伺服，偵測完畢后確定進入系統。
圖3 ASDA_Soft設置界面
（2）伺服工作模式為PR模式，需要在參數編輯器中設定伺服的工作模式、電子齒輪比等參數。
圖4 參數編輯器界面
（3）電子凸輪設定
1#光電傳感器上升沿觸發后凸輪軸電子凸輪嚙合啟動，為了保證在要求的范圍內能夠把紙板送到主動軸，則把紙板前進的距離分割為兩斷，在1段為加速凸輪軸使得凸輪軸的速度從V0(V0=0)達到V(主動軸的速度)進而做到和主動軸同步把紙板送進主動軸。在1段控制凸輪軸加速，凸輪軸送紙板加速前進量較小，2段為控制控制凸輪等速區。當2#光電傳感器上升沿觸發后完成電子凸輪脫離，同時啟動Pr定位到開槽位置。
凸輪軸為同步帶傳動，通過P1-44 及P1-45的分別設置為128、10，主動編碼器為2500線AB差動輸入，則主動軸每旋轉一周給出10000個脈波（四倍頻后）：根據A2PC軟件提供的速度建表功能，規劃好加速區、等速區、減速區及停止區的比例，可以得到圖5的凸輪曲線。
圖5 凸輪曲線
曲線建立完畢后，通過P5-88選擇不同方式來啟動電子凸輪，電子凸輪啟動后自動做周期性運動。通過PC軟件來設置電子凸輪的啟動（見圖６），選擇命令來源為Pulse Cmd，嚙合時機為DI-CAMON，脫離時機為MASTER軸超出設定的位移ECRD(增量)P5-89脫離回到停止狀態。
圖6 電子凸輪的啟動設置
當2#光電傳感器上升沿觸發后凸輪脫離，同時接著觸發Pr完成定位控制，為確保光電觸發的可靠及快速性，2#光電傳感器接在伺服DI7，DI7為A2伺服的CAPTURE，CAPTURE 內定觸發點，不需要設定緩存器，當CAPTURE 功能啟動時自動生效，不需ON/OFF操作的點，不做實際配線。
圖7 路徑型式設置界面
通過PC軟件監控馬達的速度線，可以看出從動軸與主動軸的追隨特性非常的好，即速度命令曲線與馬達即時速度曲線處于完全重疊的狀態，見下圖８，重復定位精度達到1mm。
圖8 速度命令曲線與即時速度曲線
4 結束語
電子凸輪取代傳統的機械凸輪，控制簡單，而目前多數自動開槽機都是使用復雜的機械齒輪做同步控制，機械成本高，在此臺達智能性的A2伺服憑借其高速的處理速度，在做主從同步追隨完全可以做到無軸傳動，系統性能穩定，定位精度較高，可靠性較高，主從之間沒有相位的落后，控制系統智能、方便、快捷，深受客戶的好評。
