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金東紙業(yè)從1997年建廠至今，共引進(jìn)了 4種平板切紙機(jī)， 其縱向裁切精度都達(dá)到了 <+0.5 mm，最主要原因是縱刀系 統(tǒng)均用了高精度和可靠性的磁致伸縮位移傳感器。本文 以2000年引進(jìn)的碧羅馬蒂公司的平板切紙機(jī)為例，介紹磁致伸縮位移傳感器（縱圓刀編碼器）工作原理及其實(shí)際在縱刀系統(tǒng)中的運(yùn)用。

1.磁致伸縮位移傳感器的工作原理

在鐵磁質(zhì)中磁化方向的改變會(huì)引起介質(zhì)晶格間距的改變，從而使得鐵磁質(zhì)的長(zhǎng)度和體積發(fā)生改變，即磁致伸縮現(xiàn)象，也稱為威德曼效應(yīng)，其逆效應(yīng)稱為維拉里效應(yīng)。

磁致伸縮性位移傳感器的核心包括一條鐵磁材料的測(cè)量 元件，一般被稱為“波導(dǎo)管”，一個(gè)可以動(dòng)的永磁鐵，磁鐵與波 導(dǎo)管會(huì)產(chǎn)生一個(gè)縱向的磁場(chǎng)。每當(dāng)電流脈沖（即"詢問信號(hào)"） 由傳感器電子頭送出并通過波導(dǎo)管時(shí)，第二個(gè)磁場(chǎng)便由波導(dǎo) 管的徑向方向制造出來。當(dāng)這兩個(gè)磁場(chǎng)在波導(dǎo)管相交的 瞬間，波導(dǎo)管產(chǎn)生“磁致伸縮”現(xiàn)象，一個(gè)應(yīng)變脈沖即時(shí)產(chǎn)生。 這個(gè)被稱為“返回信號(hào)”的脈沖以超聲的速度從產(chǎn)生點(diǎn)（即位 置測(cè)量點(diǎn)）運(yùn)行回傳感器電子頭并被檢測(cè)器檢測(cè)出來。準(zhǔn)確的 磁鐵位置測(cè)量是由傳感器電路的一個(gè)高速計(jì)數(shù)器對(duì)詢問信號(hào) 發(fā)出到返回信號(hào)到達(dá)時(shí)間周期進(jìn)行探測(cè)而計(jì)算出來的，這個(gè) 過程極為快速且精確無誤。

利用計(jì)算脈沖的運(yùn)行時(shí)間來測(cè)量永磁鐵的位置提供了一 個(gè)絕對(duì)值的位置讀數(shù)，而且永遠(yuǎn)不需要定期重標(biāo)或擔(dān)心斷電 后歸零的問題。非接觸使得測(cè)量消除了機(jī)械磨損的問題，保證 了最佳的重復(fù)性和持久性。

2.碧羅馬蒂平板切紙機(jī)縱刀系統(tǒng)工作原理

碧羅馬蒂公司平板切紙機(jī)縱刀由一組底刀和一組上圓刀 組成，其位置均由磁致伸縮位移傳感器（編碼器）來控制，在刀距調(diào)整完成后，上圓刀和下圓刀必須良好地嚙合，下圓刀由馬 達(dá)牽引，當(dāng)裁切紙由送紙親牽引通過圓刀時(shí)，平板紙便被縱向 裁切開來。

2.1縱刀圓刀工作原理

3#圓刀對(duì)準(zhǔn)中心線，其數(shù)值為0.0 mm，其余 1#、2#、4#、5#刀以中心線為基準(zhǔn)，RP1?RP5分別是其與中心線 的距離。當(dāng)裁切尺寸輸入系統(tǒng)時(shí)，由PLC把當(dāng)前尺寸編碼器數(shù)值與 目標(biāo)尺寸編碼器數(shù)值進(jìn)行比較，計(jì)算出每把刀具移動(dòng)的距離。 再分別調(diào)節(jié)1#、2#、4#和5#縱刀，此時(shí)刀具調(diào)節(jié)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)牽引絲桿，按照動(dòng)作順序，1#?5#刀具內(nèi)的鎖緊裝置逐次鎖定在絲 桿上，刀具便動(dòng)作，此時(shí)編碼器數(shù)值變化，直到到達(dá)目標(biāo)數(shù)值后，鎖緊裝置與絲桿分離。下一把刀再移動(dòng)，直到所有位置調(diào)整完成，調(diào)整馬達(dá)動(dòng)作停止。

2.2縱刀上下圓刀嚙合原理

在引紙時(shí)上圓刀是抬起的，引紙完成，刀架下壓，此時(shí)上圓刀內(nèi)的氣缸動(dòng)作，其氣隙約為3 mm。

3.碧羅馬蒂平板切紙機(jī)圓刀位置編碼器

3.1 位移傳感器介紹

磁致伸縮位移傳感器是根據(jù)磁致伸縮原理制造的高精度、長(zhǎng)行程、絕對(duì)位置測(cè)量的位移傳感器。它采用內(nèi)部非接觸的測(cè)量方式，由于測(cè)量用的活動(dòng)磁環(huán)和傳感器自身并 無直接接觸，不至于被摩擦、磨損，因 而使用壽命長(zhǎng)，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，可靠性高，安全性好，便于系統(tǒng)自動(dòng)化工作，即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下（如容易遭受油污、塵埃或其他污染的場(chǎng)合）也 能正常工作。此外，它還能承受高溫、 高壓和強(qiáng)振動(dòng)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于機(jī)械位移的測(cè)量、控制。

3.2更換損壞的MTS位移傳感器步驟

（1）斷電更換傳感器之前，先標(biāo)記傳感器的安裝位置

（2）斷開傳感器插頭,拆除傳感器鎖緊螺絲，拆下?lián)p壞的 傳感器，安裝新的傳感器，以之前標(biāo)記的位置安裝鎖緊螺絲并 接好傳感器接頭

（3）設(shè)定DP地址，在Simatic Manager設(shè)定默認(rèn)出廠DP地址

（4）圓刀位置的輸入

調(diào)整步驟如下：

1）將3#刀具手 動(dòng)移至中心線位置

2）打開+H100盤柜維護(hù)電腦BSS系統(tǒng)

3） 輸入用戶名和密碼

4）打開ENC程序

5）選擇該圓刀對(duì)應(yīng)的ID 號(hào) 

6）輸入3#刀位置值0.0 mm

7）鼠標(biāo)點(diǎn)擊“ACCEPT”同時(shí)撥動(dòng)維護(hù)電腦上方的黃色按鈕確認(rèn)。在Simatic Manager內(nèi)對(duì)應(yīng)圓刀的DB塊，可查看此時(shí)3#刀實(shí)際位置值為0.0 mm，其余刀具的位置值調(diào)整與3#刀相同

4.結(jié)論

碧羅馬蒂平板切紙機(jī)縱刀位置控制系統(tǒng)，是美國(guó)MTS磁致伸縮位移傳感器的一種典型應(yīng)用，也對(duì)提升平板切紙機(jī)裁切精度有著具大貢獻(xiàn)。