纸护角由多层纱管纸和牛卡纸经护角机定型压制而成，能对包装件的边角进行保护，并增加其堆码强度，还可用于低成本的“无容器包装”，因而是一种被广泛采用的包装材料。

按横截面形状，纸护角可分为U型、L型(或V型)等。在纸护角的规定位置上冲出槽口，便可对纸护角作90度折弯或环绕。

图1 护角产品

1  设备概述和工作原理

1.1设备概述

纸护角一体机，就是能将纸护角的冲口、裁切在一台机上连续完成的设备。按功能划分，该设备可分成挂纸、涂胶、包边、成型、冲口、裁切五个区段。

图2 纸护角一体机的冲口和裁切段

由于冲口轴、裁切轴在机械设计上，采用了曲柄滑块机构，伺服电机旋转一周，冲口或裁切台就完成一次追速、同步、裁切、返回的过程，因此控制器必须具有以来料脉冲作主轴，规划两个飞剪电子凸轮来完成纸护角的冲口、裁切动作，且能动态更新凸轮数据的功能。

1.2裁切、冲口过程分析

客户要求成品以槽口为界，可分1～5段。只有1段时，相当于关闭冲口功能，只有裁切轴作定长裁切；5段时，成品可以拼成如图3示的一个方形框架，其接口处连接后，便可直接用于箱体包装。

图3 纸护角一体机成品

下面以生产两段产品为例，来分析其裁切、冲口的过程。

当b<a时，设置好初始飞剪电子凸轮数据后，让两轴飞剪电子凸轮啮合，然后开启主轴：冲口轴和裁切轴会首先动作一次（这次飞剪动作的主轴长度并未到达，而是由于启动凸轮啮合产生的。后续的动作才是按所设的主轴长度执行飞剪功能），切出成品的第一个有效槽口。当主轴行走了长度e（即a-b）时，裁切轴再裁切一次，切出成品的第一个有效左端面。后续主轴每行走长度b+c（即成品总长），裁切轴就裁切一次；主轴每行走长度d（即末段长c+首段长b)，冲口轴就切槽一次。

图4 两段纸护角，当b<a时冲口、裁切示意图

当b>a时，设置好初始飞剪电子凸轮数据后，先让裁切轴飞剪电子凸轮啮合，然后开启主轴：裁切轴会首先动作一次，裁出成品的第一个有效左端面。当主轴行走了长度e（即a-b）时，再让冲口轴的飞剪电子凸轮啮合，切出成品的第一个有效槽口。后续主轴每行走长度b+c（即成品总长），裁切轴就裁切一次；主轴每行走长度d（即末段长+首段长），冲口轴就切槽一次。

图5 两段纸护角，当b>a时冲口、裁切示意图

综上所述，生产两段产品，当成品的首段长小于刀距时：第一次裁切的主轴长度为“刀距-首段长”，后续主轴长度为“成品总长”；而冲口的主轴长度为“末段长+首段长”，两个飞剪电子凸轮同时啮合。

当成品的首段长大于刀距时：裁切的主轴长度始终设为“成品总长”，冲口的主轴长度始终设为“末段长+首段长”。但裁切轴的飞剪电子凸轮先啮合；当主轴行走了“首段长-刀距”时，再启动冲口轴的飞剪电子凸轮啮合。更多段数产品的裁切、冲口过程以此类推，不作分析。

2  台达20PM运动控制方案

根据以上控制过程和要求，选用两台DVP20PM00D来完成两个飞剪电子凸轮的动作。DVP20PM00D是一款专业的运动控制器，支持电子凸轮（2048点）及飞剪、追剪应用；兼容G-Code/M-Code，支持2轴直线/圆弧插补运动控制等功能。

图6 控制系统框图

主要电气配置型号如表1。

表1 主要电气配置型号列表

变频器的启停通过20PM的Y点进行控制，频率命令通过操作面板上的电位器给定。

触控屏与20PM的通讯连接，使用RS232连接线，通过触控屏不同的COM口与20PM相连。两台20PM相同的参数设置可通过触控屏内的Background宏进行传递，也可采用RS485联机，通过触控屏的1个COM口与两台设置为不同站号的20PM通讯。

接入冲口轴20PM的A0、B0的主轴脉冲信号，也并入其A1、B1口，并在程序中启动C204计数，用以判断当产品首段长大于刀距时，冲口轴电子凸轮启动的时机。两个20PM的DOG信号与X2并联，回原点时需为DOG正缘停止。

3  结语

目前该设备已投入使用，使用效果得到了客户认可。台达20PM的飞剪电子凸轮功能为该类设备提供了经济、适用的运动控制方案，具有较好的市场推广价值。

作者简介：

谭坤鹏，男，生于1985年，毕业于重庆大学，机械电子工程。现任台达集团--中达电通股份有限公司工业控制系统产品开发处应用工程师，从事PLC、HMI、工业电源、以太网交换机等产品的工程应用和技术支持。