加福德變頻器在旋切機(jī)中的應(yīng)用

一、概述

森林資源的日益匾乏, 對(duì)木材資源的綜合利用已成為擺在木工設(shè)備制造業(yè)和木材加工業(yè)面前的重要課題。目前多層板生產(chǎn)廠家在單板生產(chǎn)過(guò)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200 mm 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。

二、圓木無(wú)卡旋切機(jī)的工作原理

無(wú)卡旋切機(jī)的工作原理示意圖如下圖所示。 圓木在2 個(gè)旋轉(zhuǎn)中心固定滾和1 個(gè)旋轉(zhuǎn)中心移動(dòng)滾的共同驅(qū)動(dòng)下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 并由此產(chǎn)生旋切動(dòng)力。 動(dòng)驅(qū)動(dòng)滾中心支承和旋切刀相對(duì)固定， 并一起移動(dòng)，這樣旋切刀就把薄板從圓木上刨出來(lái)， 而單板厚度則由動(dòng)滾與旋切刀口間隙以及旋切刀的移動(dòng)速度控制。

動(dòng)滾與旋切刀口的間隙是相對(duì)固定的， 由機(jī)床刀口間隙調(diào)整裝置調(diào)整， 取決于所旋切板材的厚度，而旋切刀的移動(dòng)速度通過(guò)控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 因此旋切刀的移動(dòng)速度也就間接決定了單板的厚度。

從圖1可以看出，由于驅(qū)動(dòng)滾的旋轉(zhuǎn)速度是恒定的，即圓木的旋轉(zhuǎn)線速度恒定， 隨著圓木直徑的變化， 圓木的角速度是變化的， 即圓木旋轉(zhuǎn)一圈所需的時(shí)間也跟著變化， 因此旋切刀的移動(dòng)速度是一個(gè)變值，是一種非線性關(guān)系.傳統(tǒng)圓木無(wú)心旋切機(jī)的控制主要是采用2T 系列電磁調(diào)速器變頻調(diào)速的方法，通過(guò)采用手動(dòng)調(diào)節(jié)旋扭或用凸輪曲線調(diào)節(jié)的方式改變控制器的輸入電壓來(lái)改變電機(jī)的速度。 這種旋切控制方法產(chǎn)生的板厚誤差達(dá)1 mm 之多。 因此設(shè)計(jì)一套能夠準(zhǔn)確控制旋切刀移動(dòng)速度達(dá)到控制旋切板材厚度的系統(tǒng)就顯得尤為重要。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路是：

(1) 建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型；

(2) 接管原有的速度控制系統(tǒng)， 達(dá)到較為準(zhǔn)確的速度控制。

無(wú)卡旋切機(jī)工作原理圖

三、加福德旋切機(jī)控制系統(tǒng)

基于旋切機(jī)工作原理，加福德自主研發(fā)出一套適用于目前市場(chǎng)上各種類型旋切機(jī)的系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)在上海、山東，河北，廣西，江西等地的實(shí)際運(yùn)用，解決了很多機(jī)械廠家對(duì)于旋切設(shè)備數(shù)控化、自動(dòng)化的要求。普遍反映良好。

（一）加福德旋切機(jī)控制系統(tǒng)采用GD600高性能矢量型變頻器加旋切機(jī)專用控制器。GD600高性能矢量變頻器采用TI新一代DSP芯片，創(chuàng)新使用三核設(shè)計(jì)，超高速運(yùn)算確保復(fù)雜的矢量計(jì)算得以完全實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)20ms,穩(wěn)態(tài)精度≤3％。調(diào)速比可達(dá)1：200，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速精度±0.2℅，0.5HZ可輸出180℅的額定轉(zhuǎn)矩。

矢量變頻器應(yīng)用在旋切機(jī)上具有以下幾大技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

1、 針對(duì)復(fù)雜的旋切的對(duì)象，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，確保電機(jī)在低速重切削時(shí)有強(qiáng)勁切削力并且出力均勻。保證旋切的平穩(wěn)及高速停刀再啟動(dòng)工作。

2、 實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)高速運(yùn)算，保證旋切厚度始終保持在設(shè)定值，使木皮在正常旋切情況下均勻度誤差在±0.1mm以內(nèi)。在一些機(jī)械設(shè)備潤(rùn)滑性好，連接工藝精準(zhǔn)，可以達(dá)到誤差±0.05mm以內(nèi)。

3、 較強(qiáng)的減速剎車能力，確保刀臺(tái)瞬間停車要求。

4、 適應(yīng)能力強(qiáng)。針對(duì)旋切機(jī)使用現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)，工作電壓寬范圍設(shè)計(jì)。在電壓波動(dòng)的情況下保持輸出力矩恒定，在額定電壓的60℅以上都可以滿足旋切的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。針對(duì)很多農(nóng)村電網(wǎng)環(huán)境差的場(chǎng)合此項(xiàng)技術(shù)尤其有效。

5、 寬速度范圍可調(diào)，旋切速度快，效率高，能夠滿足要求出板線速度高的場(chǎng)合。

（二）加福德旋切機(jī)控制器的產(chǎn)品特點(diǎn)產(chǎn)品特點(diǎn)

1、使用旋轉(zhuǎn)編碼器作為測(cè)距傳感器，可將測(cè)量精度提高到0.01mm；

2、使用旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量輥?zhàn)訉?shí)際轉(zhuǎn)速，可避免由于電網(wǎng)電壓不穩(wěn)對(duì)旋切厚度造成的誤差；

3、多種傳感器組合方式可供選擇，不論是單編碼器還是雙編碼器及有些地區(qū)的電子尺都能穩(wěn)定運(yùn)行；較大程度滿足新老客戶使用要求；

4、使用高檔液晶顯示屏，全中文顯示，帶來(lái)豐富的人機(jī)界面，實(shí)時(shí)顯示工作狀態(tài)；

5、多種工作模式，實(shí)現(xiàn)旋切過(guò)程完全自動(dòng)化并有效保證操作者人身安全；

6、內(nèi)置開(kāi)關(guān)電源使系統(tǒng)工作更穩(wěn)定，抗干擾能力更強(qiáng)。

四、結(jié)束語(yǔ)

加福德旋切機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)旋切機(jī)選切機(jī)械結(jié)構(gòu)，消除了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備因磨損造成的誤差，提高了旋切精度。提高了機(jī)械設(shè)備的效率和木材的利用率。經(jīng)過(guò)在各地的廣泛應(yīng)用，客戶普遍反映良好，特別是一些旋切機(jī)設(shè)備比較集中的地區(qū)，已經(jīng)形成了一定的知名度。由此說(shuō)明加福德旋切機(jī)控制系統(tǒng)在旋切機(jī)設(shè)備上人性化的設(shè)計(jì)及良好的產(chǎn)品技術(shù)。

審核編輯 黃宇