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　　這是一款鞋底磨邊機械，工藝要求將鞋底周邊打磨粗糙，使得后續上膠粘合更牢固，磨邊精度要求高，需要誤差小于0.3mm。磨邊是制鞋工藝中的一個重要步驟，有較大應用前景。行業原有方案是對應每種鞋樣使用一一對應的模具，磨輪軸靠氣缸壓力壓在模具上。這一方式需要每一只鞋底準備一個鞋樣模具，由于鞋底不同的款式和尺碼，會有成千上萬種樣式。所以傳統方式模具成本大，模具更換麻煩。現使用我司AX70中型PLC，測試磨邊效果與生產速度，實現不同鞋底樣式和尺寸混合生產和每小時500雙的生產速度。這一方案的優勢為不同款式鞋底不需要一一對應的模具，節省了磨具成本和換型時間。

　　一、引言

　　雙工位鞋底磨邊機使用我司AX70中型PLC通過EtherCAT總線方式帶6顆DA200伺服。兩個旋轉軸，兩個測量軸，兩個磨輪軸。由旋轉軸做主軸數據來源和測量軸做從軸數據來源，通過EtherCAT總線同步時鐘掃描，同步反饋旋轉軸與測量軸位置信息來建立電子凸輪表。旋轉軸旋轉90度后旋轉軸做主軸，磨輪軸做從軸嚙合電子凸輪運動。由此磨輪軸根據測量軸軌跡精確運行,實現了對不同的款式和尺碼的鞋底來料都可以精準磨邊。

　　二、鞋底磨邊測試機器的電氣傳動系統特點

　　1.測量軸

　　測量軸使用0.4kw伺服通過齒輪齒條的機械結構，使得伺服扭力輸出精確可調。這是因為旋轉軸旋轉時會將測量軸回推，測試多種結構(調壓氣缸，絲杠)后此結構扭力輸出最為合理。

　　鞋底磨邊測試機

　　鞋底磨邊測試機現場圖

　　2.旋轉軸

　　旋轉軸使用0.75kw電機加40:1減速機。運行時通過總線走勻速運動，伺服配置模數類型。實時反饋當前位置，生成電子凸輪表格，同時選擇軸也作為電子凸輪主軸運行。

　　3.磨輪軸

　　磨輪軸使用1.5kw電機加5mm螺距絲杠，作為電子凸輪的從軸進行運動。磨輪電機由GD20變頻器帶動。

　　4. 鞋底磨邊機器工藝流程

　　三、系統控制實現

　　1.全自動電氣配置

　　電氣柜圖

　　2.觸摸屏參數解釋

　　(1)主頁面參數功能與介紹

　　工位1與2各自獨立參數

　　磨輪給定頻率控制磨輪轉速，范圍是0-200hz對應0-3000轉/分鐘。

　　磨邊深度，控制磨邊的多還是少，單位mm。

　　測量軸扭矩，范圍是0-100%。扭矩越大測量軸壓的越緊。

　　運行速度，范圍是0-100%。控制整體運行速度。

　　復位：當機器故障報警時，復位機器。

　　回原：機器剛上電，啟動前需要先回原操作，回原步驟會顯示在回原按鈕上方。回原完成后才可以運行機器。

　　(2)參數設置

　　氣缸參數設置界面

　　? 氣缸進退延時，是氣缸原位到位電磁閥閉合后延時動作時機，消除氣缸到位抖動。測量軸進延時，同樣是測量軸到位后速度為0后延時，再進行旋轉軸旋轉動作，消除測量軸進壓到鞋底時有抖動;

　　? 測量軸運行速度控制測量軸前進后退的最大速度。

　　測量軸參數設置界面

　　? 測量軸扭矩和主頁面測量軸扭矩是同一組參數;

　　? 慢速起始角度與慢速終止角度是鞋彎處降低速度，使得鞋彎能更好地被磨邊;

　　? 慢速速度，為旋轉軸運行到慢速起始角度與慢速終止角度之間時的速度;

　　? 測量軸退速度和退扭矩是測量值退后退時的速度扭矩。

　　(3)系統參數

　　磨輪系統參數設定

　　磨輪軸系統參數設定

　　? 磨輪矯正距離，是補償測量軸原點到旋轉軸中心距離和磨輪軸原點到旋轉軸中心距離的差值。矯正距離設置越大，磨輪軸補償后原點距離旋轉軸中心距離越大。換言之，參數設置越大，磨輪軸離旋轉軸越遠;

　　? 旋轉軸原點偏移為，物理原點接近開關和使用原點的偏差。例如：設置-30度，回原動作后旋轉軸反向運行找到原點后，會設當前角度為-30度，還會向正向運行30度到實際使用的原點位置;

　　? 回原速度與點動速度一般使用默認設置。

　　由于伺服位置命令與反饋命令有誤差，根據響應頻率的原理可知，實際反饋曲線相較于命令曲線會有相位滯后和振幅衰減。所以需要調節磨輪軸啟動角度和測量軸修正比例兩個參數，使得伺服實際反饋曲線更加貼合與磨邊所需要的輪廓曲線。

　　磨輪軸啟動角度需要根據實際磨邊效果進行調整。如果磨邊效果在磨輪軸運行正向時，磨邊多，磨輪軸運行反向時磨邊少，則磨輪軸啟動過早，需加大啟動角度。反之，則減小啟動角度。如下圖，工站1順時針旋轉，則黃色處為磨輪軸運行反向處，紅色為磨輪軸運行正向處;同理，工站2逆時針旋轉，則黃色為磨輪軸運行正向處，紅色為磨輪軸運行反向處。

　　若工站1，黃色處磨的多，紅色處磨的少，則減小啟動角度。

　　工站2， 黃色處磨的多，紅色處磨的少，則加大啟動角度。

　　測量軸修正比例參數設置，需要根據實際磨邊效果進行調整。鞋邊與旋轉中心距離被稱為鞋邊中心距離， 如下圖，黃色處為距離大處，紅色處為距離小處。如果鞋邊中心距離大的地方黃色處磨邊深度大，距離小的地方紅色處磨邊深度小，則需要增大測量軸修正比例，反之則減小。

　　循環開關開啟，則手動運行時會持續循環，循環測試數次后才停止，持續循環中，關閉循環開關，則下一周期停止。

　　(3)機械精度需求與調試

　　雙工位鞋底磨邊機對上料機構精度要求較低，可用普通氣缸結構上料。測量軸、旋轉軸、磨輪軸此三個伺服軸相對間位置的精度，則會影響最終的磨邊精度。其中，測量軸運行射線方向指向旋轉軸中心且與旋轉軸中心重合，磨輪軸運行射線方向同樣需要指向旋轉軸中心。

　　四、結束語

　　雙工位鞋底磨邊機經過現場測試，相較于原有方案，本方案擁有以下幾點優勢：

　　1.一套系統可以對應各種類型尺寸的鞋底形狀，皆可對鞋底進行精準磨邊，無需人工對不同鞋底形狀進行系統參數調整。

　　2.磨邊周期速度為7s時間一雙，生產速度可以達到500雙鞋每小時。

　　3.對上料機構精度要求低，不同于數控系統方案對上料精確度要求十分高，本系統上料有所偏差對磨邊效果完全沒有影響，使得上料機構可以完全使用氣缸進行上下料，節約了機械成本。

　　本系統展現了我司AX70中型PLC的高性能(高速抓取旋轉軸與測量軸位置進行運算后建立電子凸輪表)、系統編程與控制的靈活(可以在電子凸輪嚙合時更改電子凸輪表格并實時更新)、伺服電機的運行精度高(磨邊精度控制在0.2mm以內)等特點。