1、圓弧旋轉式同步飛剪專用控制驅動系統(RotaryCut)為何需要同步飛剪系統?在企業已經全球化的同時，各行各業的競爭也越來越激烈。時至今日，各種產業機械的效能評比標準也逐漸地大幅提高。客戶在評估一臺產業加工機械的效能時，不但要檢驗產出成品的精準度是否合格；同時更要計算每臺機械每分鐘的生產效率是否比競爭者更快更高。如果機械制造廠設計生產出的機臺，其效能不被客戶接受，則不是機臺賣不出去，或是只好降價求售無法獲取合理利潤。因此有許多行業的生產機械在這種嚴酷的評估標準檢驗之下，都必須重新探討機械動作設計的合理化。旋轉式飛剪機械基本架構圖9為旋轉式同步動態裁切(飛剪)機的簡單圖標。注意上下兩組裁切刀輪同

2、時被伺服馬達帶動，各依箭頭所示方向相對旋轉。刀輪之上的刀刃必須作精密的調整，當上刀輪之刀刃旋轉至正下方時，下刀刃恰好轉至正上方；如此，才能執行正確的裁切。每次裁切刀輪旋轉一圈，便自動將材料切斷一次；馬達只要在相同方向連續運轉，刀輪便能連續裁切。因此，裁切效率比往復式為佳，自不待言。圖9:旋轉式飛剪機械基本架構旋轉式飛剪系統之基本組成要素及其功能旋轉式同步飛剪控制驅動系統：(PDS-RC)接受PLC及HMI輸入的運轉命令及長度設定偵測量測輪編碼器傳回之脈沖，得知進料速度及進料長度。控制伺服馬達之運轉速度及同步定位動作HMI(HumanMachineInterface)：人機接口接受設定資料及顯示

3、運轉狀態PLC：過程控制器處理基本之接口、互鎖、連動信號RotaryKnife：裁切刀輪裁切刀輪為上下鏡射、各帶刀刃的一組回轉機構ServoMotor：無刷伺服馬達或感應伺服馬達帶動裁切刀輪之主動力GearAssembly：齒輪組合將馬達動力傳送至上下裁切刀輪MeasureRollwithEncoder：附編碼器的量測輪直接緊密的接觸待切材料，靠材料之橫移而帶動編碼器產生脈沖信號旋轉式飛剪機之動作說明圖10,11,12為旋轉式飛剪機的三種標準運行曲線。在進一步說明之前，必須先熟習下列重要名詞：裁切刀輪(RotaryKnife)上下鏡射、各帶刀刃的一組回轉機構，用來執行裁切加工動作。裁切點(Cu

4、tPoint)當裁切刀輪旋轉至上下兩組刀刃恰好相切時，定義這一點為裁切點。裁切點偵測裝置(CutPointSensor)及裁切點信號(CutPointSignal)裁切點偵測裝置(高速型)安裝于裁切刀輪適當之處，用來偵測裁切刀輪是否經過裁切點。每次裁切刀輪經過裁切點的瞬間，立刻產生一個觸發信號，稱之為裁切點信號(CutPointSignal)。裁刀圓周長(CircumferenceofRotaryKnife)計算裁切刀輪的圓周長是以刀刃切合點到圓心之距離當成半徑，旋轉一周所得的圓周長度，屬于機械特性參數。(單位：Meter)裁刀速度(LinearSpeedofRotaryKnife)裁刀之刀刃

5、的等效線速度。(單位：Meter/Min)裁刀方位角(AngleofRotaryKnife)裁刀之刀刃所對應的方位角度，范圍從0度到360度。裁刀方位角在裁切點時，定義為180度。進料速度(In-FeedSpeed)待裁切材料的進料線速度。(單位：Meter/Min)進料長度(In-FeedLength)累計進料之長度。(單位：Meter)裁切長度(CutLength)每次裁切所要的成品長度。(單位：Meter)同步區域(SynchronousZone)以裁切點為中心(裁刀方位角=180度)，擴及其前后一定范圍之內稱為同步區域。在同步區域內裁刀速度與進料速度必須保持完全同步。同步區域的范圍大小

6、在設計刀刃形狀時已經決定，屬于機械特性參數。同步角度(SynchronousZoneexpressedinAngle)以角度為單位衡量同步區域。(單位：度)同步長度(SynchronousZoneexpressedinLength)以等效線性長度衡量同步區域。(單位：Meter)切長圓周比(RatiobetweenCutLengthandCircumference)裁切長度與裁刀圓周長之比率。超速比(RatiobetweenPeakRotarySpeedandIn-feedSpeed)在同一次裁切循環當中，裁刀速度之最大值與進料速度的比率。裁切循環(CutCycle)兩個裁切點之間為一次完整的

7、裁切循環。運行速度曲線之說明在一次完整的裁切循環之內，裁刀速度曲線下方的面積等于裁刀圓周長；進料速度曲線下方的面積等于裁切長度。因此切長圓周比是旋轉裁切動作時，重要的參考指針。為了討論方便，一般都先假設同步區域不大，可忽略之；于是便根據切長圓周比的大小，決定運行速度曲線的基本型態：圖10：切長圓周比大于2圖11：切長圓周比小于2，大于1圖12：切長圓周比小于1如果切長圓周比恰好等于1則是特例；圖形將介于圖11與圖12之間。此時，裁刀速度與進料速度在整個裁切循環之內完全相同；因此刀輪旋轉一圈所得到的裁切長度當然等于裁刀圓周長。 圖10:(切長圓周比2)之運轉曲線如果切長圓周比大于2，運行速度曲線

8、如圖10所示；整個裁切循環從第一個裁切點開始到第二個裁切點結束，重點分段說明如下：1.PDS-RC控制系統隨時監控進料長度與進料速度并控制伺服馬達帶動裁切刀輪，掌握正確的裁刀速度曲線。2.從第一個裁切點開始(裁刀方位角等于180度)，當時仍然在同步區域內，因此裁刀速度必須與進料速度維持同步運轉。3.當裁切刀輪離開同步區域后，裁刀速度曲線經過控制系統精確的計算、控制，在降低到零速的同時，裁刀方位角也必須剛好等于0度。4.當進料長度累計到適當長度時，裁切刀輪開始朝進料速度目標加速；而且裁刀速度曲線經過控制系統精確的計算、控制，務求在裁刀速度上升到與進料速度同步的同時，裁切刀輪也恰好進入同步區域。6

9、.進入同步區域之后，裁刀速度必須隨時與進料速度維持同步運轉，直到第二個裁切點出現，乃完成一次裁切循環。切長圓周比可以趨近無限大。當切長圓周比越大時，圖10唯一的變化僅零速區域(ZeroSpeedZone)延長而已。 圖11:(2切長圓周比1)之運轉曲線如果切長圓周比小于2且大于1，則運行速度曲線如圖11所示。基本運行速度曲線類似圖10。差異如下：1.在整個裁切循環中，當裁切刀輪離開同步區域后，裁刀速度雖然也會下降，但不會降速至零速停止，不存在零速區域。2.經過PDS-RC控制系統精確的計算、控制，在裁刀速度降低到一定值之后，立刻開始再加速；務求在裁刀速度上升到與進料速度同步的同時，裁切刀輪也恰

10、好進入同步區域；并維持同步直到第二個裁切點出現，乃完成一次裁切循環。3.切長圓周比越趨近1，則速度下降越少；當切長圓周比等于1時，裁刀速度在整個裁切循環中都維持與進料速度完全同步。 圖12:(切長圓周比1)之運轉曲線如果切長圓周比小于1，則運行速度曲線如圖12所示；基本運行速度曲線類似圖11。差異如下：1.在整個裁切循環中，當裁切刀輪離開同步區域后，裁刀速度不降速，反而開始加速。2.經過PDS-RC控制系統精確的計算、控制，在裁刀速度上升到一定值之后，立刻開始減速；務求在裁刀速度下降到與進料速度同步的同時，裁切刀輪也恰好進入同步區域；并維持同步直到第二個裁切點出現，乃完成一次裁切循環。3.切長

11、圓周比越趨近0，則裁刀速度上升越高；超速比也越大。但是超速比如果太大，將造成馬達劇烈的加減速。 圖13:多刀設計，有效降低裁刀圓周長可改善超速比由于裁刀速度之最大值受限于選定馬達的最高轉速；因此超速比的限制將導致進料速度無法提高，影響機器的產能。故降低超速比是一般短尺寸裁切機必須解決的重要課題。如圖13表示，裁刀如果采用多刀的設計，相等于降低等效裁刀圓周長，而不需改變裁刀之實際半徑。故前述的計算公式可以改為：當一只切刀變成四只切刀時，等效裁刀圓周長將減少成原來的1/4，切長圓周比也可以增加4倍。至于幾只刀具為最佳值，則由機械設計者評估裁刀半徑的合理化及可能裁切長度的范圍等因素決定之；其最終目的

12、是讓機臺在運轉時，切長圓周比越接近1越好。從圖11、圖12可以明顯的看出，切長圓周比越接近1時，馬達就不需要做劇烈的加減速動作。PDS-RC旋轉式同步飛剪專用控制系統之特點運動控制器與伺服驅動器(MotionControl+ServoDrive)結合一體無刷伺服(Brushless)及感應伺服(Induction)皆適用內含32Bit高性能CPU，125us動態高速計算回路長度以八位數(099,999,999)設定可精確至um單位可接受400Kpps高速測長脈沖信號(A/Bphase，CW/CCW，CK/DIR皆可)自動追蹤主線速度并計算前置量S曲線加速S曲線加速時，內含扭力補償，可快速同步并減少裁切誤差可追認印刷點(PrintMark)自動修正裁切長度提供Mark-Window，增強M