卷烟包装机烟组推接伺服控制加减速的研究.docx

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卷烟包装机烟组推接伺服控制加减速的研究

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林春荣吕志宏

摘要：以卷烟包装机的烟组推接工序为研究对象，本文研究了烟组推接伺服控制的加减速策略。针对卷烟包装机超高速的特点，将常用的7段S曲线加减速简化为5段，减少了其中的匀加速和匀减速运动阶段，大大减小了计算量，同时使整个烟组推接伺服运动更加平稳和柔和。本文还研究了加减速过程中最大速度达不到和最大加速度限制的情况，使得5段S曲线加减速方法更加通用有效。

关键词：卷烟包装机；烟组推接；加减速；S曲线

Studyonaccelerationanddecelerationofservocontrol

ofpushingprocessincigarettepacker

Abstract：Takingofpushingprocessofcigarettepackerasthestudyobject，thispaperstudiestheaccelerationanddecelerationmethodofservocontrol.Accordingtotheultrahighspeedcharacteristicsofcigarettepacker，theaccelerationanddecelerationmethodofsevensegmentsScurve，whichiscommonlyused，isreducedtofivesegmentsbyreducingtheconstantaccelerationandconstantdecelerationstages.Thissimplificationgreatlyreducestheamountofcalculation，andmakespushingprocessmorestableandsoft.Inthispaper，themaximumspeedandthemaximumaccelerationlimitationintheprocessofaccelerationanddecelerationarealsostudied，whichmakesthefivestagesScurveaccelerationanddecelerationmethodmoregeneralandeffective.

Keywords：cigarettepacker；pushingprocess；accelerationanddeceleration；Scurve

0.引言

卷烟包装机是指将烟支包装成软盒或硬盒烟包，包上透明纸，然后以两层五包的排列进行硬条盒包装，最后进行条外透明纸包装的机电一体化设备。卷烟包装机的研究是《烟草行业中长期科技发展规划纲要（2006～2020年）》重大专项之一，国家烟草专卖局于2010年12月正式批准实施。卷烟包装机的研制符合烟草行业品牌发展与“卷烟上水平”对技术装备的客观需要，也影响着卷烟企业的经济效益。

在卷烟包装机中，烟组推接是第一道工序，也是重要的组成部分。烟组推接就是将从烟库获得的20根烟支，组成7-6-7或7-7-6形式，然后通过相应推烟动作使烟组进入模盒的过程。传统的卷烟包装机通过主电机带动齿轮传动或采用框架式连杆平动机构传动将动力输送到各个包装轮，并由凸轮机构实现多个包装动作，包括烟组推接动作。采用齿轮或凸轮机构的烟组推接，随着使用的增加，运转的累积误差会不断增加，而且还存在易磨损、噪音大和难维护等缺点。同时，目前卷烟包装机最大的特点就是超高速化，如2003年意大利GD公司推出了H1000硬盒包装机和S1000软盒包装机，额定速度都为1000包/分钟，德国FOCKE公司生产的F8超高速包装机，也达到了1000包/分钟。在如此超高速的情况下，减少传动误差和机械噪音成为卷烟包装机研制的关键技术。

现在随着电气技术的迅猛发展，采用伺服电机直接带动包装轮或驱动执行机构，以简化传动路线，其包装时序由电气系统来严格控制，这一驱动方式的变革，取消了传统的多个机械传动装置，增加了整个系统的柔性。本文在研究常用的伺服控制加减速方法的基础上，针对烟组推接的实际应用，提出了简化的5段S曲线加减速方法。

1.伺服控制加减速方法

烟组推接伺服控制主要由控制器、驱动器和伺服电机等组成。满足伺服运动的边界条件是柔性加减速控制的前提，伺服电机的速度和加速度要求连续、平稳，冲击、振荡、超程和失步等不良现象应尽量减少出现。常用的加减速方法主要有：直线加