|
1 熱熔膠特性分析
乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)是噴膠系統(tǒng)普遍使用的一種熱熔膠，它是一種不需溶劑，不含水分的固態(tài)可熔性聚合物。EVA在常溫下為固體，當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ㄕ扯鹊牧鲃?dòng)液體，該液體噴涂在物體表面，并經(jīng)壓合可在短時(shí)間內(nèi)完成粘結(jié)固化。它的主要構(gòu)成成分為EVA樹(shù)脂、增粘劑和粘度調(diào)節(jié)劑。作為主成分的EVA樹(shù)脂直接決定著熱熔膠的性能，如粘結(jié)強(qiáng)度、熔化溫度、抗拉強(qiáng)度以及耐溫變形性能等。增粘劑一般采用聚合松香或萜烯，它的加入主要是防止溫度下降時(shí)，EVA樹(shù)脂的粘結(jié)力及對(duì)被粘物體表面滲透力的降低。為了在熔融溫度、膠體流動(dòng)性、浸潤(rùn)性，以及凝固速度之間取得最佳的結(jié)合點(diǎn)，常采用微晶石蠟或石蠟作為粘度調(diào)節(jié)劑。熱熔膠的溫度與物理狀態(tài)特性如圖1所示。
圖1中：80～135℃為軟化區(qū)域，當(dāng)加熱至80℃時(shí)，膠體開(kāi)始軟化并熔動(dòng);135～200℃為熔化區(qū)域，此時(shí)膠體熱熔成可流動(dòng)的液體，通過(guò)對(duì)該液體施加5×104～1×105Pa的壓力，可控制膠體噴射到被粘物體表面的膠體長(zhǎng)度。在整個(gè)噴膠控制過(guò)程中，加熱溫度不可超過(guò)200℃，否則膠體有燃燒的危險(xiǎn)。EVA熱熔膠的冷卻固化通常是在室溫下完成的，較理想的溫度以15～26℃為宜，濕度應(yīng)保持在50%左右。
2 PLC控制噴膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)
文中的點(diǎn)噴膠控制系統(tǒng)應(yīng)用于紙箱的粘合，要求能夠在一個(gè)紙箱的三個(gè)受膠面上(兩個(gè)側(cè)面和一個(gè)頂面)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的連續(xù)噴膠和間斷噴膠，PLC控制系統(tǒng)的I/O分配如表1所示。系統(tǒng)所需要使用的輸入點(diǎn)包括激活噴膠的輸入點(diǎn)、機(jī)器已經(jīng)準(zhǔn)備運(yùn)行的輸入點(diǎn)、加熱和壓縮空氣已足夠的輸入點(diǎn)以及檢測(cè)門被打開(kāi)和急停被按下的檢測(cè)輸入點(diǎn)。系統(tǒng)所需要使用的輸出點(diǎn)包括控制頂噴膠和側(cè)噴膠氣閥開(kāi)關(guān)用的輸出點(diǎn)、控制頂噴膠馬達(dá)離合器的接合或分離的輸出點(diǎn)、在機(jī)器運(yùn)行中加熱降溫或壓縮空氣的氣壓不足需要停機(jī)的輸出點(diǎn)和在機(jī)器運(yùn)行中門被意外打開(kāi)或急停被按下需要停機(jī)的輸出點(diǎn)�！�
2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
2.3 精度控制的補(bǔ)償算法
電磁閥是一種具有較大延時(shí)的執(zhí)行元件，它的開(kāi)啟和關(guān)閉均需要經(jīng)歷一定的時(shí)間，雖然這個(gè)時(shí)間只有毫秒級(jí)，且當(dāng)噴膠頭移動(dòng)速度較低時(shí)，由于電磁閥延時(shí)打開(kāi)或關(guān)閉造成的誤差較小�？紤]到生產(chǎn)效率的因素，提高噴膠頭移動(dòng)速度成為必然，但由此造成的誤差也明顯增大。為了盡可能減小此誤差所造成的影響，在分析噴膠頭移動(dòng)速度、噴膠壓力及電磁閥閉合特性相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，建立一個(gè)誤差修正補(bǔ)償?shù)臄?shù)學(xué)模型，即提供一個(gè)與相關(guān)影響因素有關(guān)的超前、滯后修正量，以補(bǔ)償由于電磁閥延遲所導(dǎo)致的位置及長(zhǎng)度誤差。由于無(wú)法直接抽象出各參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，因此采用高次多項(xiàng)式逼近法，構(gòu)造相應(yīng)的補(bǔ)償曲線如式(1)所示，利用最小二乘法進(jìn)行多項(xiàng)式的擬合求解。
令：x表示噴膠頭移動(dòng)的速度;y表示相應(yīng)的補(bǔ)償量，則選取m個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(xi，yi)，其中i=1，2，…，n。通過(guò)最小二乘法構(gòu)造如式(2)所示的關(guān)系矩陣，求解關(guān)于a0，a1，…，am的線性方程組，可得x，y之間的近似函數(shù)關(guān)系。
令：ωi=1，即取{1，x，…，xm)為基函數(shù)的代數(shù)多項(xiàng)式進(jìn)行擬合�？紤]到精度與速度平衡統(tǒng)一，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析選取m=2，n=4，利用克萊姆(Cramer)算法求解出系數(shù)a)，a1，即可得補(bǔ)償曲線方程式：
y=φ(x)=a0+a1x (3)
對(duì)多個(gè)噴膠控制頭分別計(jì)算誤差補(bǔ)償曲線方程式，即可實(shí)現(xiàn)多個(gè)噴膠頭同時(shí)多工位的粘箱加工控制。
3 系統(tǒng)調(diào)試
PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試分軟、硬件兩部分進(jìn)行。硬件調(diào)試主要檢查電控元件是否正�？煽抗ぷ�，線路連接是否正確，抗干擾措施是否合理。軟件調(diào)試先分模塊再系統(tǒng)總體調(diào)試，逐步分析程序運(yùn)行是否符合控制要求，消除異常情況的發(fā)生。經(jīng)在某紙箱粘箱生產(chǎn)線上的實(shí)際運(yùn)行表明，PLC控制噴膠系統(tǒng)達(dá)到了實(shí)際生產(chǎn)的要求，系統(tǒng)可靠性高，易擴(kuò)展，維護(hù)方便，抗干擾能力強(qiáng)。
紙箱封箱的熱熔膠噴射粘結(jié)工藝有著嚴(yán)格的順序控制要求，應(yīng)用PLC對(duì)噴膠過(guò)程進(jìn)行控制，可最大程度地消除傳統(tǒng)繼電器接觸器控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)。通過(guò)對(duì)影響噴膠速度和精度相關(guān)因素的研究，利用誤差補(bǔ)償模型的分析結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)控制調(diào)整，使噴膠控制系統(tǒng)能夠?qū)Χ喾N規(guī)格類型的紙箱進(jìn)行多方位、多形式、高準(zhǔn)確度的噴膠加工，表現(xiàn)出良好的靈活性和可靠性。在對(duì)被控對(duì)象合理分析的基礎(chǔ)上并兼顧成本要求，該系統(tǒng)還具備良好的拓展性;在對(duì)系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行適宜調(diào)整的情況下，該系統(tǒng)可以適用于新的加工形式和控制對(duì)象。
|
