印包行业知识及其工艺算法介绍(七)——多轴同步工艺

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#楼主# 2019-8-27

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本帖最后由 师程工_李 于 2019-9-3 16:09 编辑

印包工艺分类——多轴同步

        随着总线技术和电子轴的普及,多轴同步工艺越来越重要。
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一、负荷分配
       在负载非常重,或者负载的长度太长、刚性不足、形变较大的场合,我们通过一个传动点驱动负载会遇到很多问题,影响设备加工,所以经常会采用多个传动点驱动同一个负载的方式,这就是负荷分配。
       不同的控制方式,在负荷分配时,可能会出现不同的问题,比如某个轴经常处于发电状态、抖动变大、机械受力不均等。
       如两轴均采用速度模式进行同步,同步抖动不可避免,必然会有一轴处于发电状态的情况。所以我们一般采用速度+转矩、位置+转矩或者速度同步+转矩限幅的方式。
       一般我们取一个轴为主传动,跑速度或者位置模式,其他轴为辅传动,跑转矩模式。实时读取主传动的输出转矩,作为辅传动的转矩指令。或者每个轴都跑速度模式,辅传动做转矩限幅。这样达到负荷分配的目的。
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二、速度同步
       速度同步一般使用在大型设备上,传动点多,而且互相之间距离较远。因为传动点间距较远,材料的拉伸形变量、打滑、重力影响等问题会更严重一些,所以无法用精确的位置模式进行控制。
       比如常见的凹版印刷机,多电机之间就采用速度同步的,可以用变频器可以用伺服。速度同步的效果远好于位置同步。
       速度同步一般有开环和闭环两种方式。开环方式就是根据线速度相等计算出每个轴的转速和频率,然后给出每个轴正确的速度指令,达到同步效果。
       闭环方式就是在开环的基础上,再增加张力反馈装置,对各轴的速度进行PID调节,达到更准确的速度同步效果。
       收放卷部分要加入卷径计算。
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三、位置同步:电子齿轮、电子凸轮
       位置同步一般有以下几种:电子齿轮、电子凸轮、插补、龙门同步。
       电子齿轮和电子凸轮类似于机械齿轮和机械凸轮。它们都是多轴同步关系,都会有主轴和从轴的概念。如果主从轴之间是线性的位置同步关系,那么它们是电子齿轮关系。如果主从轴之间是非线性的位置同步关系,那么它们是电子凸轮关系。
       也就是说,电子齿轮和电子凸轮是对主从轴位置的函数关系的一种描述,一次函数关系为电子齿轮,五次函数关系为电子凸轮。
       使用电子齿轮和电子凸轮,可以脱离复杂的机械传动,使每个轴在传动上独立开来,但达到与机械传动相同的效果。减化了机械传动结构,变化更丰富,控制更灵活。
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四、位置同步:插补、龙门同步
       插补运算是从数控机床上引用的技术,主要为了规划出特定的指令曲线。各轴可移动的最小单位是一个脉冲当量,在移动过程中,以若干脉冲当量组成的折线,可以最大程度地逼近理想的运动曲线,如下图,即为插补。
       插补可以是逐时间片段法逐脉冲法。前者不能保证严格的插补效果,后者是真正的插补运算。
       印刷包装上对插补的要求没那么高,一般平面插补就可以满足要求了,主要进行一些轨迹涂胶、切割等加工。
       龙门同步一般用于双轴驱动同一负载平移,通过把伺服的分频脉冲互相接入另一个轴做闭环,达到同步效果。也可用于多辊速度同步。
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五、相位补偿
       实现多轴同步,一般都会有主从轴的概念,多个从轴跟随主轴做同步运动。但在实际应用当中,各轴在执行的过程中,一般都会产生或多或少的滞后,造成随动偏差。也就是说,我们规划的指令是严格同步的,但电机的反馈有可能并不同步。尤其随着运行速度的提高,这种不同步会越来越严重,给我们带来很多精度上的影响。
       对于这种问题,一方面我们依赖伺服的性能尽可能减少随动偏差。另一方面,我们可以采集不同速度下的位置指令与位置反馈的偏差,对主轴的相位进行补偿。因为是补偿主轴相位,所以要采主从轴同步区间内的偏差值。比如采齿轮关系的偏差,或者凸轮关系中,同步区的偏差,再换算成主轴相位偏差,补偿上去。如图。
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(下期内容:常见工艺算法——张力控制类)

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追风少年_521 发表于 2019-9-4 09:23:43
优秀,通俗易懂!
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饕餮 发表于 2019-9-30 13:08:58
牛逼,优秀好文章打开眼界。
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老男孩 发表于 2020-2-24 15:29:39
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Apple 发表于 2020-3-23 14:11:07
应该有图的 但是看不到图
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Lihoon 发表于 2020-3-23 16:31:05
不错,学习了
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