1、前言

随着科学技术进步和人民生活水平提高,市场对婴儿纸尿裤的需求不断增加,使之出现求大于供的局面。正是由于出现了这样的商机,一些过去采用机械传动式婴儿纸尿裤生产线机的设备制造厂改机械传动为伺服控制系统以提高设备的生产效率;还有一些过去生产餐巾纸,护垫的设备制造商纷纷投资制造婴儿纸尿裤生产线机.

婴儿纸尿裤产品分为: 超大码、大码、中码、小码,其长度从385mm到550mm不等。设计速度为250m/min,生产节拍为550pcs/min,装机容量为350kw,精度为±1mm。该机的传动和控制系统采用三菱的变频器、伺服放大器和Q06HPLC、Q173HCPU、Q172HCPU制器。

2.1主要工艺过程

    婴儿纸尿裤生产线机主要设备由以下组成: 开卷装置、 复合辊和压辊、切刀辊及折叠和叠码装、堆剁。

开卷装置：

①卫生纸

②传导无纺布

③表层无纺布

④防侧无纺布

⑤底膜

⑥底层无纺布

2.2 刀具总成

① 棉芯切刀

② 弹性腰切刀

③ 前胶贴切刀

④ 复合贴切刀

⑤ 成型边切刀

⑥ 成型终切刀

2.3 复合辊和压辊

① 棉芯压纹辊

② 三星压合辊 1

③ 三星压合辊 2

④ 三星压辊牵引

⑤ 导流无纺布、卫生纸、棉芯复合辊

⑥ 面料无纺布、弹性腰复合辊

⑦ 前胶贴、底膜复合辊

⑧ 左右复合贴复合辊

    开卷装置将生产纸尿裤需要的各种材料依序输送至主加工线, 切刀辊则按产品的规格剪切成各种形状尺寸,经复合辊和压辊及最终切断刀完成婴儿纸尿裤产品加工.最后经折叠、叠码包装入袋 。

2.4硬件组成

    系统开卷装置的传动设备采用三菱FR-A系列变频器; 切刀辊、复合辊和压牵辊、输送辊等设备采用三菱J3S-B伺服大器.基础自动化采用Q06HPLC、Q173H运动控制器组成的多CPU系统.人机界面采用三菱GOT970完成参数设置、系统监控、启动、停止等。

Q06HCPU控制12轴变频器,Q173HCPU控制生产加工的45轴伺服电机。

    按工艺要求45轴伺服电机和12轴变频异步电机必须同步。12台开卷装置独立传动,两台为一组恒张力自动换接料;切刀辊相位要严格一致;复合辊和压合/牵辊及输送辊等线速度完全相同;包装设备位置控制和开卷装置张力控制节拍匹配;才能确保产品的一致性、重复性及精度。该设备集相位控制、速度控制、位置控制、张力控制为一体。

3、同步控制

    纸尿裤加工生产线同步通过控制程序如图1所示。

 (图1)

                     （由于版面限制只复制了其中几个伺服轴）

    同步控制是通过三菱运动控制器的SV22虚拟模式来实现.每个Q173HCPU能控制32个MR-J3B伺服电机,控制45轴需要两个Q173HCPU,之间的两个运动控制器之间的同步是通过Q172EX-S1模块来完成.

在MASET MOTIONG CPU中设置 虚拟伺服电机 ,在SLAVE MOTIONG CPU 设置虚拟同步编码器.硬件通过同步时钟信号来实现CPU之间的同步。

3.1 速度同步 

    在生产线材料走向的地方所有的伺服电机都是走的是速度同步控制.在虚拟机械图上,使用滚筒来实现.保证最终生产线上的线速度度一致,使输送线上的材料不打滑又不蹦断。

3.2 相位同步 

    设备上所有的刀具都是采用相位同步控制, 在虚拟机械图上,使用旋转台来实现.这个是保证产品符合最终设计的关键点。

4、总结

    三菱运动控制器是集通讯、位置、速度、张力控制为一体的自动控制平台.简单、易懂、直观、可视性强的编程方法,适合于各种层次的自动化专业人员在短时间内掌握并应用;丰富的控制功能、高分辨率系统、快速响应满足各类机械设备生产工艺要求。