普通剪板機存在的主要不足有:
1. 加工精度不高。
造成加工精度不高的主要原因,一方面是加工尺寸由操作人員用普通鋼尺手動測得,精度難以保證;另一方面采用異步電動機帶動鏈條傳動機構,這樣不僅定位精度低,而且易造成剪切面的機械偏差,這種偏差隨加工板材寬度增加而加大。
2. 操作繁瑣,容易出錯。
剪板機需要人工操作,剪板動作的控制需人工完成,占用人力資源,也容易出錯。
3. 能耗大,效率低
剪板機的動力系統一般使用普通異步電機,在剪板過程中不斷啟停,能耗大、效率低。
針對這些情況,可以對剪板機進行自動化改造,提高工作效率和剪板精度,降低能耗。
控制系統設計的基本要求如下:
ü 正常剪切功能。在正常加工某一規格產品前,可以事先設置加工尺寸、加工數量。當機器加工板材數量達到設定加工數量時,機器不再正常加工。此時,可重新設置加工參數或進入臨時剪切狀態。
ü 臨時剪切功能。選擇該功能不需要設置加工參數,即可進行加工。該狀態可加工任意尺寸(須在機器的機械加工范圍內)和任意數量的產品。
ü 設定加工參數(加工尺寸、加工數量)。
ü 加工參數實時顯示。
ü 附加功能。包含點動調試、自動回零位、暫停等。
改造方案一:
如下圖所示,自動控制系統由變頻器、光電傳感器、人機界面(文本顯示器或觸摸屏等)、正航A5系列PLC等構成。
圖1 改造方案一

人機界面可以采用文本顯示器或觸摸屏,可以顯示和設定目前的工作狀態、剪板數量、加工長度、送料速度、剪板頻率等等參數;
圖1 改造方案一

人機界面可以采用文本顯示器或觸摸屏,可以顯示和設定目前的工作狀態、剪板數量、加工長度、送料速度、剪板頻率等等參數;
變頻器接受PLC的控制,控制電機的啟動、停止、轉速等;
光電傳感器的作用是檢測后擋料的長度,通過改變光電傳感器的位置可以調節加工長度;
正航A5系列PLC(以下簡稱A5)是整個自動控制系統的核心,由它來根據操作人員通過人機界面設定的參數控制整個系統的動作。
系統的工作流程如下:
系統上電啟動,操作人員通過人機界面設定剪板數量、加工長度、送料速度、剪板頻率等等參數,參數可以斷電保持。正常剪切開始后,A5控制變頻器啟動電機,傳動板材,當板材到達光電傳感器的位置時,光電傳感器將信號反饋至A5,A5控制變頻器停車,控制切刀動作進行剪板,完成一塊料的加工,然后A5再控制變頻器啟動,進行下一塊料的加工。加工過程中,A5可以完成對加工數量、剪板頻率、送料速度等的統計,并可以在人機界面上實時顯示。
在此控制過程中,A5通過光電傳感器檢測材料長度,然后控制變頻器停車來控制加工長度。由于變頻器控制異步電機停車有一個滯后量,會造成一定的偏差,在設定光電傳感器的位置時,需要將這個偏差考慮進去并加以調整。
圖2 改造方案二

在方案一中,加工料的長度是通過光電傳感器的位置來控制的。人工手工設定光電傳感器的位置會有一定誤差,同時如果需要加工的長度頻繁改變時會很麻煩。
圖2 改造方案二

在方案一中,加工料的長度是通過光電傳感器的位置來控制的。人工手工設定光電傳感器的位置會有一定誤差,同時如果需要加工的長度頻繁改變時會很麻煩。
改造方案二取消了光電傳感器,取而代之的是一個輪式旋轉編碼器。將輪式旋轉編碼器壓緊在板材的表面,當板材向刀口輸送時,輪式旋轉編碼器跟隨旋轉,輸出的脈沖信號輸送到A5的高速計數器。A5的高速計數頻率可達20KHz,可以很精確地根據脈沖數量精確地測量出送料長度。
旋轉編碼器安裝在刀口前面,只要旋轉編碼器其距離刀口的位置固定,就可以方便地對加工材料進行長度測量。
在方案二中,可以通過人機界面非常方便地設置加工長度,甚至可以設定多組加工長度和加工數量,或者尺寸也可以置為循環變動值。例如,可以設定加工100塊80cm的板材,再加工200塊100cm的板材;也可以設定成循環加工1塊80cm的板材、1塊90cm的板材。
以上兩種方案目前都已經有批量的實際應用。實際使用結果顯示,經以上兩種方案改造的剪板機,極大地提高了工作效率和剪板精度,降低能耗。扣除機械誤差,通過手動調整傳感器位置,方案一的加工精度可以達到0.3cm以上;而在選擇合適的編碼器的情況下,方案二的加工精度可以達到0.4%左右。