ESTUN 交流伺服系統在海綿平切機上的應用

一、簡介

海綿切割機，主要目的是在克服現有技術切割海綿要靠手工制作靠模，加工精度差，不能連續加工，勞動強度大的缺陷，但隨著工控技術及伺服技術的發展，自動化程度越來越高，海綿切割機的應用越來越廣，其加工技術可用于批量生產以提高生產量，自動化控制以滿足市場對異形海綿的需求。

二、海綿平切機的系統概述

河北省某公司是一家生產海綿的私營企業，主要是生產海綿和根據客戶的要求對海綿進行加工，但隨著市場的需求不斷提高，對海綿加工的要求也不斷提高，特別是海綿的異形切割方面更顯得突出，所以該公司自己開發設計海綿平切機以供他們公司的生產需要，上位機是由石家莊某公司提供的，客戶的伺服電機由我們公司（南京埃斯頓公司）提供，在此介紹一下海綿平切機的一些技術方面的知識和伺服系統在海綿切割機上的應用。

1、海綿平切機的系統配置

（1）WinCNC 數控電腦；
① 阿爾泰PCI2312 通用IO卡；
② DFJZH 6030 隔離板；
（2）X軸伺服驅動器為EDB-20MS-F13，電機為EMS-20AM22-F13；
額定功率:2.0KW；額定電壓：3相220V；額定轉矩：12.74N.m，額定轉速：1500RPM
（3）Z軸伺服驅動器為EDB-30MS-F19，電機為EMS-20AM22-F19；
額定功率:3.0KW；額定電壓：3相220V；額定轉矩：19.11N.m，額定轉速：1500RPM
（4）線刀電機：三相異步電機，同步帶傳動
額定功率:1.1KW,額定電壓:380V,額定轉速:1400RPM
（5）X軸和Z軸減速箱：減速比：1：100，主軸轉速：1400RPM

2、機器尺寸說明
（1）機臺尺寸長X寬X高：L1.2MxW3.8MxH2.7M
（2）泡綿長X寬X高：L2.5MxW2.2MxH1.25M

3、海綿平切機簡介

海綿平切機，它包括一臺海綿切割主機，另外還有一臺控制主機運動的電腦；我們所說的主機包括一個機身，機身包括一個放置工件的傳送平臺及其機架、一個龍門架及其底座；龍門架包含兩個左右對稱的豎直導軌，在每個豎直導軌上各裝有一個刀輪滑板，刀輪滑板上分別裝有一個可移刀輪；一臺三相異步電機驅動靠三個固定刀輪和兩個可移刀輪支撐的線刀回轉運動，對海綿進行切割；一臺伺服電機通過減速箱安裝在傳送平臺的機架上，驅動傳送平臺帶動海綿在水平方向X軸精確移動，另一臺伺服電機通過減速箱安裝在龍門架框架上，驅動龍門架在豎直方向Z軸上精確移動，在WinCNC數控軟件的控制下，可以生產出客戶需求的形狀，并且精度和外觀達到很高的水平。

4、海綿切割機的控制系統框圖

5、海綿平切機對我們伺服系統的要求

整個切割工藝對我們的伺服系統主要有三個方面的要求

第一，電機起停要平穩，不能抖動，而且升速時間要短；因為在切割啟動時，線刀已進入正常工作狀態，而X軸電機或Z軸電機出現抖動時，就會導致海綿切割面出現鋸齒狀，整個產品就會降級，這一點可以通過調節伺服驅動器的電機剛性參數來解決。

第二，電機能在多塵埃、多海綿碎屑、高溫、高濕度的環境中工作，所以電機具有防塵，耐高溫的特性。

第三，由于機械采用大減速比的減速箱控制，X軸和Z軸的運行速度較低，對伺服電機的慣量要求不是太高；

6、伺服系統的輸入信號接線圖和用戶參數

海綿平切機在X軸上使用的伺服驅動器為EDB-20MS-F13，電機為EMS-20AM22-F13，Z軸上使用的伺服驅動器為EDB-30MS-F19，電機為EMS-20AM22-F19，而且兩個驅動的接線和參數設置也相同，見下表：

（1） 輸入信號端子接線圖

（2） 參數設置

7、海綿平切機上位機控制系統特點：

（1）上位機的結構：基于PC平臺設計，標準WINDOWS人機界面，操作方便，升級維護簡單。
（2）功能的擴展性：系統結構靈活，可根據設備具體需求及用戶的要求，進行軟件功能調整和設定，量身定做，開發周期短。
（3）圖形化編程：可直接讀取AUTOCAD生成的DXF、PLT文件。
（4）加工路徑優化：可根據DXF文件生成的圖層進行加工路徑優先級別的區分，合理安排加工工藝，節省加工時間和加工原材料。
（5）標準G代碼：可讀取標準G代碼格式，方便傳統編程習慣；另外可將DXF、PLT圖形轉換成G代碼。

在海綿切割設備上，伺服的各項技術指標遠遠優于變頻電機和步進電機，伺服電機在切割時切割出來的產品端面平滑，精度要求達到1mm，而我司伺服系統具有良好的機械響應性、低速穩定性、包含機械系統在內的最佳狀態調整的特點等，所以我司的伺服在海綿平切機上的應用是完全沒有問題。

三、 海綿切割機的市場分析及其應用

海綿切割機數控系統能完成對各種海綿材料如沙發坐墊、頭枕、汽車座椅、床墊等異型海綿的高精度切割。

海綿機械有海綿平切機，海綿裁斷機，圓筒式海綿平切機，豎切機，線式型體裁切機，角度斜切機等各種機型。

伺服電機作為一個概念產品在海綿切割機上的應用剛剛開始，目前海綿切割機主流還是采用普通電機、變頻電機和步進電機,一些中高檔機器會采用伺服電機來生產特殊規格的海綿制品。隨著市場對海綿產品的要求越來越高，異形切割的技術也就發展起來，因而伺服在這方面的應用也就越來越廣，而整個國內市場的需求則更大了，包括新的數控海綿加工機器的設計生產和老的海綿加工機械的升級換代。另外隨著數控技術的日新月異，伺服價格的降低，以及伺服技術的越來越成熟，越來越多的海綿機械制造廠家和海綿生產廠家開始選用伺服來進行高精度切割方面的控制和生產，以求節省成本和提高利潤，加強市場的競爭力和企業的可持續發展性，可以說我們的伺服在海綿機械上的應用前景是非常可觀的。