一、引言
目前多層板生產(chǎn)廠家在單板生產(chǎn)過程中, 采用傳統(tǒng)的有卡定心圓木旋切機(jī)進(jìn)行加工，這種加工方法精度高，質(zhì)量好。但是, 由于卡心的存在， 旋切圓木直徑在200mm 左右時(shí)，就無(wú)法在有卡旋切機(jī)上加工；而且圓木直徑較小時(shí)， 圓木剛度降低， 旋切單板質(zhì)量較差， 這時(shí)如果將剩余的木芯拋棄或加工成木工芯板,均會(huì)造成原材料的極大浪費(fèi)，從而增加單板的生產(chǎn)成本。 于是廠家普遍采用無(wú)卡圓木旋切機(jī)對(duì)剩余木芯進(jìn)行再次旋切， 使原材料得到了充分利用。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)床工業(yè)也有了飛躍的發(fā)展：體現(xiàn)在新技術(shù)的廣泛應(yīng)用和企業(yè)效益的明顯改善。本文將著重論述變頻器在無(wú)卡旋切機(jī)上的應(yīng)用。
二、旋切機(jī)的特點(diǎn)
Goodrive12旋切機(jī)專用變頻器是在英威騰Goodrive300變頻器產(chǎn)品平臺(tái)上開發(fā)的一款專用產(chǎn)品。變頻器將旋切機(jī)原控制系統(tǒng)中的控制器/PLC功能集成到變頻器內(nèi)，可將控制器/PLC省掉，并且具有旋切和分?jǐn)嘁惑w控制。用于木材的旋切加工，具有旋切厚度均勻、精確，木材分?jǐn)鄷r(shí)可精確控制最后一張木材長(zhǎng)度，完全符合客戶需求，可以使客戶無(wú)縫切換。在與同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品相比，具有以下產(chǎn)品功能優(yōu)勢(shì)：
● 獨(dú)特厚度補(bǔ)償，效果更佳；
● 定時(shí)停機(jī)，還來(lái)更加靈活的商務(wù)操作；
● 旋切、定長(zhǎng)分?jǐn)嘁惑w控制。
客戶對(duì)價(jià)格敏感，可通過簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)定位，在OEM客戶中具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。
圖1 旋切機(jī)現(xiàn)場(chǎng)示意圖
三、旋切機(jī)的控制要求
本文僅以國(guó)內(nèi)某廠家生產(chǎn)的旋切機(jī)使用現(xiàn)場(chǎng)的要求為例進(jìn)行說(shuō)明，具體控制要求如下：
● 優(yōu)異速度控制精度，低頻轉(zhuǎn)矩特性，良好弱磁控制；
● 剎車性能優(yōu)異，必須滿足急停急啟，且正反轉(zhuǎn)切換必須迅速；
● 調(diào)試簡(jiǎn)單，支持參數(shù)靜態(tài)自學(xué)習(xí)；
● 良好的過載能力及環(huán)境適應(yīng)能力，運(yùn)行可靠性高；
● EMC性能優(yōu)異，避免變頻對(duì)外造成干擾；
● 旋切厚度誤差在±0.01mm，旋切長(zhǎng)度誤差在±20mm
輸入的參數(shù)見表1：
表1 輸出參數(shù)表
四、系統(tǒng)原理及控制實(shí)現(xiàn)
4.1 旋切機(jī)關(guān)鍵部件示意圖
圖2 旋切機(jī)示意圖
4.2 控制實(shí)現(xiàn)
● 按啟動(dòng)開關(guān)，變頻器開始工作，壓輥電機(jī)先啟動(dòng)（由變頻器輸出繼電器控制壓輥電機(jī)接觸器）
● 壓輥電機(jī)啟動(dòng)后，經(jīng)過絲桿電機(jī)啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間，絲桿電機(jī)啟動(dòng)，如按下快進(jìn)開關(guān)則按快進(jìn)速度進(jìn)刀，否則按圓木實(shí)際直徑計(jì)算速度進(jìn)刀（通過絲桿電機(jī)編碼器的輸入得到刀臺(tái)位移量，計(jì)算出圓木實(shí)際直徑，再根據(jù)數(shù)學(xué)模型得到絲桿電機(jī)的進(jìn)給速度），當(dāng)旋切刀碰到前行程開關(guān)（圓點(diǎn)復(fù)位開關(guān)）時(shí)，壓輥電機(jī)立即停止，同時(shí)絲桿電機(jī)按設(shè)定的快退速度退刀至退刀截止位置（張口設(shè)定位置）或退刀轉(zhuǎn)換進(jìn)刀位移，再進(jìn)刀，依次循環(huán)。退刀過程中，當(dāng)壓輥電機(jī)停止時(shí)間大于壓輥電機(jī)再啟動(dòng)時(shí)間時(shí)，壓輥電機(jī)再啟動(dòng)，如下圖3所示。
圖3 旋切刀原理示意圖
● 絲桿電機(jī)在進(jìn)刀時(shí)，如果按下快退開關(guān)，則立即快速退刀，在退刀或按圓木直徑計(jì)算進(jìn)刀時(shí)，如果按下快進(jìn)開關(guān)，則立即快速進(jìn)刀。
● 前行程點(diǎn)同時(shí)為原點(diǎn)復(fù)位點(diǎn)。在進(jìn)刀旋切過程中，當(dāng)碰到前行程開關(guān)時(shí)，自動(dòng)退刀，并進(jìn)行原點(diǎn)復(fù)位，防止干擾導(dǎo)致位移量偏差的產(chǎn)生。
在開始旋切圓木后，變頻器輸出信號(hào)控制分切機(jī)變頻器進(jìn)行切割，同時(shí)開始計(jì)算旋切木塊的長(zhǎng)度，當(dāng)長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)定的切割長(zhǎng)度時(shí)，再次輸出信號(hào)控制分切機(jī)變頻器進(jìn)行切割，然后再次開始計(jì)算長(zhǎng)度，依次循環(huán)。
在旋切的過程中可通過厚度加減按鈕來(lái)控制木片的厚度；在控制切割電機(jī)變頻器時(shí)，可通過長(zhǎng)度切換開關(guān)，在設(shè)定的長(zhǎng)度1和長(zhǎng)度2間進(jìn)行切換。
任何時(shí)候按停止開關(guān)，變頻器立即停止輸出。
整個(gè)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電氣接線如圖4所示。
圖4 電氣接線圖
五、系統(tǒng)接線及調(diào)試步驟
5.1 系統(tǒng)接線
變頻器S1接受啟動(dòng)信號(hào)、S2接收停機(jī)信號(hào)、S3接刀臺(tái)快進(jìn)信號(hào)、S4接刀臺(tái)快退信號(hào)、S5接厚度切換信號(hào)、S6接長(zhǎng)度切換信號(hào)、S7接圓點(diǎn)復(fù)位行程開關(guān)、S8接厚度加0.01mm信號(hào)、HDI接厚度減0.01mm信號(hào)、R01繼電器輸出接驅(qū)動(dòng)輥控制信號(hào)、Y1接控制切刀變頻啟動(dòng)信號(hào)。
5.2 系統(tǒng)調(diào)試步驟
調(diào)試主要包括參數(shù)自學(xué)習(xí)、圓點(diǎn)、木頭自學(xué)習(xí)和調(diào)試兩個(gè)階段。
首先將電機(jī)參數(shù)輸入變頻器，輸入后將P00.01改為0，通過P00.15改為2（靜態(tài)自學(xué)習(xí)），學(xué)習(xí)完畢后對(duì)參數(shù)表2上所述的參數(shù)一一輸入變頻器內(nèi)。調(diào)試步驟如下。
● 將變頻器安裝在控制柜中，接電源線和電機(jī)線，編碼器的連接（編碼器測(cè)量切刀位置時(shí)使用）
● 接好所有的控制線，接線方式見圖2旋切機(jī)接線圖示。快進(jìn)、快退時(shí)判斷轉(zhuǎn)向是否正確。不正確調(diào)整電機(jī)相序。觀察文本屏顯示位移量判斷編碼器方向是否正確。不正確調(diào)整編碼器的A、 B接線。
● 根據(jù)客戶提供的機(jī)械參數(shù)按（參數(shù)表一）從文本上輸入?yún)?shù)；
● 原點(diǎn)位置確定：將圓點(diǎn)復(fù)位行程開關(guān)（也是前限位）安裝在距機(jī)座60mm左右，圓點(diǎn)復(fù)位開關(guān)選用常閉點(diǎn)時(shí)，P5.10值需要修改為40.
● 將兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輥之間的距離（張口）調(diào)整到100mm左右。用直尺量壓輥和驅(qū)動(dòng)輥之間的距離（圖二切刀位置），將測(cè)量數(shù)據(jù)輸入到"當(dāng)前位移點(diǎn)（圓點(diǎn)自學(xué)習(xí)用）"然后"圓點(diǎn)木頭自學(xué)習(xí)"數(shù)改為"1"，啟動(dòng)電機(jī)開始圓點(diǎn)自學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)完畢后，再用尺寸測(cè)量壓輥和驅(qū)動(dòng)輥之間的距離（切刀位置）是否和文本屏上顯示的"當(dāng)前位移"一致（誤差在0.5mm以內(nèi)），如果有偏差在"位移補(bǔ)償量"內(nèi)輸入偏差值，圓點(diǎn)自學(xué)習(xí)完成。
● 先空載試機(jī)，觀察大變頻器頻率是否是勻加速上升，且是否達(dá)到變頻器的最大值，如果達(dá)到最大值調(diào)整變頻器P00.03、P00.04參數(shù)，適當(dāng)增加頻率上限。
● 找一根木頭開始旋切，測(cè)量旋切出來(lái)的木板厚度，是否和設(shè)定值一致（誤差在±0.1mm）如果誤差大就修改"厚度補(bǔ)償"數(shù)（少多少補(bǔ)多少，多多少減多少）。旋切出來(lái)的每張木頭長(zhǎng)度是否和設(shè)定值一直，如果誤差大就調(diào)整"剪切系數(shù)"百分比。
● 找兩根有代表性的木頭（一根直徑大的木頭和一根直徑小的木頭）去皮后進(jìn)行自學(xué)習(xí)，將 "圓點(diǎn)木頭自學(xué)習(xí)"數(shù)分別改為"2"：、"3'，啟動(dòng)電機(jī)開始大、小木頭自學(xué)習(xí)，將木頭選切完畢后，自學(xué)習(xí)完成。
● 找一根木頭（木頭的直徑在兩個(gè)代表性木頭之間）開始旋切，觀察最后一張的尺寸是否達(dá)到設(shè)定值，如果實(shí)際值大于設(shè)定值，就在"尾刀補(bǔ)償"加多少，小于設(shè)定值，就在"尾刀補(bǔ)償"減多少。
例如：設(shè)定值為600mm，最后一張實(shí)際尺寸為720mm，就在"尾刀補(bǔ)償"加120mm。
5.3 變頻器參數(shù)設(shè)置
變頻器部分關(guān)鍵參數(shù)見表2。
表2 變頻器參數(shù)表
本系統(tǒng)變頻器具有短路、過載、過壓、缺相、失速等多種保護(hù)和故障輸出功能，能有效保證系統(tǒng)安全高效的運(yùn)行。
六、結(jié)束語(yǔ)
隨著控制技術(shù)的發(fā)展，英威騰Goodrive12高性能矢量變頻器在中型木材旋切機(jī)上成功應(yīng)用，提供更高性價(jià)比變頻器，解決很多國(guó)產(chǎn)品牌不能有效解決的技術(shù)問題，很大的提高了木材的利用率。
參考文獻(xiàn)
[1] 《Goodrive 300變頻器產(chǎn)品說(shuō)明書》深圳市英威騰股份有限公司