磁致伸缩位移传感器在平板切纸机纵刀系统中的应用
作者：章霖




      金东纸业从1997年建厂至今，共引进了 4种平板切纸机， 其纵向裁切精度都达到了 <+0.5 mm,最主要原因是纵刀系 统均用了高精度和可靠性的磁致伸缩位移传感器。本文 以2000年引进的碧罗马蒂公司的平板切纸机为例，介绍磁致 伸缩位移传感器（纵圆刀编码器）工作原理及其实际在纵刀系 统中的运用。

1磁致伸缩位移传感器的工作原理

       在铁磁质中磁化方向的改变会引起介质晶格间距的改 变，从而使得铁磁质的长度和体积发生改变，即磁致伸缩现 象，也称为威德曼效应，其逆效应称为维拉里效应。

       磁致伸缩性位移传感器的核心包括一条铁磁材料的测量 元件，一般被称为“波导管”，一个可以动的永磁铁，磁铁与波 导管会产生一个纵向的磁场。每当电流脉冲（即"询问信号"） 由传感器电子头送出并通过波导管时，第二个磁场便由波导 管的径向方向制造出来。当这两个磁场在波导管相交的 瞬间，波导管产生“磁致伸缩”现象，一个应变脉冲即时产生。 这个被称为“返回信号”的脉冲以超声的速度从产生点（即位 置测量点）运行回传感器电子头并被检测器检测出来。准确的 磁铁位置测量是由传感器电路的一个高速计数器对询问信号 发出到返回信号到达时间周期进行探测而计算出来的，这个 过程极为快速且精确无误。

       利用计算脉冲的运行时间来测量永磁铁的位置提供了一 个绝对值的位置读数，而且永远不需要定期重标或担心断电 后归零的问题。非接触使得测量消除了机械磨损的问题，保证 了最佳的重复性和持久性。

2碧罗马蒂平板切纸机纵刀系统工作原理

       碧罗马蒂公司平板切纸机纵刀由一组底刀和一组上圆刀 组成，其位置均由磁致伸缩位移传感器（编码器）来控制，在刀距调整完成后，上圆刀和下圆刀必须良好地啮合，下圆刀由马 达牵引，当裁切纸由送纸親牵引通过圆刀时，平板纸便被纵向 裁切开来。

2.1纵刀圆刀工作原理

       3#圆刀对准中心线，其数值为0.0 mm，其余 1#、2#、4#、5#刀以中心线为基准,RP1?RP5分别是其与中心线 的距离。当裁切尺寸输入系统时，由PLC把当前尺寸编码器数值与 目标尺寸编码器数值进行比较，计算出每把刀具移动的距离。 再分别调节1#、2#、4#和5#纵刀，此时刀具调节马达转动牵引 丝杆，按照动作顺序，1#?5#刀具内的锁紧装置逐次锁定在丝 杆上，刀具便动作，此时编码器数值变化，直到到达目标数值 后，锁紧装置与丝杆分离。下一把刀再移动，直到所有位置调 整完成，调整马达动作停止。

2.2纵刀上下圆刀啮合原理

       在引纸时上圆刀是抬起的，引纸完成，刀架下 压，此时上圆刀内的气缸动作，其气隙约为3 mm.





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3碧罗马蒂平板切纸机圆刀位置编码器

3.1 位移传感器介绍

       磁致伸缩位移传感器是根据磁致伸缩原理制造的高精度、长行程、绝对位置测量的位移传感 器。它采用内部非接触的测量方式，由 于测量用的活动磁环和传感器自身并 无直接接触，不至于被摩擦、磨损，因 而使用寿命长，环境适应能力强，可靠 性高，安全性好，便于系统自动化工 作，即使在恶劣的工业环境下（如容易遭受油污、尘埃或其他污染的场合）也 能正常工作。此外，它还能承受高温、 高压和强振动，现已被广泛应用于机械位移的测量、控制。

3.2更换损坏的MTS位移传感器步骤

（1）断电更换传感器之前，先标记传感器的安装位置。

（2）断开传感器插头,拆除传感器锁紧螺丝，拆下损坏的 传感器，安装新的传感器，以之前标记的位置安装锁紧螺丝并 接好传感器接头。

（3）设定DP地址,在Simatic Manager设定默认出厂DP地址

（4）圆刀位置的输入。

调整步骤如下：

1）将3#刀具手 动移至中心线位置;

2）打开+H100盘柜维护电脑BSS系统;

3） 输入用户名和密码;

4）打开ENC程序;

5）选择该圆刀对应的ID 号 ； 

6）输入3#刀位置值0.0 mm； 

7）鼠标点击“ACCEPT”同 时拨动维护电脑上方的黄色按钮确认。在Simatic Manager内对 应圆刀的DB块，可查看此时3#刀实际位置值为0.0 mm,其余 刀具的位置值调整与3#刀相同。

4结语

        碧罗马蒂平板切纸机纵刀位置控制系统，是美国MTS磁 致伸缩位移传感器的一种典型应用，也对提升平板切纸机裁 切精度有着具大贡献。