無軸驅(qū)動瓦楞紙印刷和處理的未來

這幾年以來,市場對瓦楞紙印刷和處理的要求正不斷地增長.更快的生產(chǎn)速度,更高的印刷質(zhì)量的要求被不斷地提出.傳統(tǒng)機(jī)械傳動的印刷機(jī)主要由主電機(jī),傳動齒輪,皮帶,齒輪箱以及印刷相關(guān)的輥筒組成.機(jī)械傳動的扭性干擾,間隙限制了生產(chǎn)質(zhì)量的提高,越來越難以適應(yīng)市場的需求.
博世力士樂SYNAX200,各單元獨(dú)立模塊化的無軸驅(qū)動自動控制系統(tǒng),就是在這種市場的要求下應(yīng)運(yùn)而生的.傳統(tǒng)的機(jī)械長軸將被”電子長軸”所取代.這里,讓我們以瓦楞紙印刷機(jī)為原型而展開了解機(jī)器各單元如何在SYNAX200系統(tǒng)控制下獲得性能的提升.

前緣進(jìn)紙
這被認(rèn)為是影響到整體印刷效果的關(guān)鍵部分.在傳統(tǒng)機(jī)械傳動中是機(jī)械凸輪的關(guān)鍵技術(shù),它牽涉到凸輪的設(shè)計(jì)和制造.即使對前緣進(jìn)紙凸輪曲線有全面的認(rèn)知,或有新的創(chuàng)意去提升整臺機(jī)器的效率,制造出這樣一個高精度的凸輪似乎又是另一個瓶頸.目前, 前緣進(jìn)紙的高精度的凸輪機(jī)構(gòu)主要依靠進(jìn)口.而一旦進(jìn)紙部分機(jī)械結(jié)構(gòu)或尺寸需要更改,對機(jī)械凸輪要作出相應(yīng)的改動,這對于機(jī)械制造商幾乎是不可能的.
博世力士樂電子凸輪方案的出現(xiàn),徹底打破了機(jī)械凸輪所存在的瓶頸和格局.所謂電子凸輪,即在機(jī)械傳動部位加裝高精度的伺服電機(jī),電機(jī)以事先計(jì)算得出的凸輪軌跡運(yùn)行,從而取代原先的機(jī)械凸輪機(jī)構(gòu),這得益于博世力士樂所獨(dú)有的電子凸輪衍算和生成工具軟件(CamBuilder).用戶可以按照自己機(jī)械的實(shí)際情況,以位置,或速度,加速度,變加速度去生成凸輪曲線,為自己度身定造”凸輪”.更值得一提的是,即使是第一次接觸凸輪曲線的設(shè)計(jì)者,也可通過內(nèi)置的凸輪曲線設(shè)計(jì)向?qū)?按部就班地生成凸輪.通過內(nèi)部的計(jì)算,可以非常直觀地了解該凸輪在不同印刷速度下的速度,加速度,或變加速度,從而得出你所需要的電子凸輪曲線.這里要特別聲明的是,一條合理的電子凸輪曲線直接影響到執(zhí)行伺服電機(jī)的工作效率.換句話說,在同樣的工作效率下,合理的電子凸輪曲線決定了最具性價(jià)比的伺服電機(jī).
目前, 博世力士樂公司提供兩種電子凸輪方案,方便用戶的選擇.其一稱為電子凸輪的系統(tǒng)解決方案,即電子凸輪控制成為整機(jī)的無軸驅(qū)動系統(tǒng)方案中的一部分,由運(yùn)動控制系統(tǒng)(MC)內(nèi)置的電子凸輪同步功能來實(shí)現(xiàn)凸輪運(yùn)動.這是針對高端的全無軸傳動印刷機(jī)的解決方案.
另一種是驅(qū)動器內(nèi)集成的電子凸輪功能的系統(tǒng)解決方案.也就是電子凸輪功能可由單個驅(qū)動器來實(shí)現(xiàn).博世力士樂公司最新系列的驅(qū)動器(IndraDrive)集成了運(yùn)動和邏輯的功能(MLD).這樣,只需要在原有的機(jī)械長軸或主傳動齒輪上加裝一個編碼器,即可實(shí)現(xiàn)前緣進(jìn)紙機(jī)構(gòu)和整臺機(jī)器的同步.驅(qū)動器集成的PLC功能,可在不用修改原有機(jī)器程序的情況下,對前緣進(jìn)紙機(jī)構(gòu)獨(dú)立控制.這對于原有機(jī)器功能的升級和改造,是一個性價(jià)比非常高的解決方案.
由伺服驅(qū)動的傳輸輥,以平滑的加速度傳輸紙板,最大程度地避免打滑產(chǎn)生的影響,從而最小化由進(jìn)紙機(jī)構(gòu)導(dǎo)致的印刷套準(zhǔn)誤差.并且,可以配合力士樂SYNAX200內(nèi)部的自動套準(zhǔn)控制功能.

印刷單元傳統(tǒng)機(jī)械傳動影響印刷效果的主要因素有
1. 傳動機(jī)械剛性和間隙
2. 制版或貼版的精度
3. 印刷版棍,網(wǎng)紋輥和壓印輥之間合適的壓力
通過在每個印刷輥筒安裝伺服電機(jī),使印刷輥筒成為真正的”電子軸”.這些位置分辨率達(dá)到1/8000000轉(zhuǎn)的”電子軸”,和運(yùn)動控制系統(tǒng)(MC)內(nèi)部的”虛擬主軸”(分辨率為220)同步.電子同步剛性效果遠(yuǎn)超過機(jī)械剛性,并且”電子軸”直接傳動能避免間隙的影響.
印刷輥筒的獨(dú)立驅(qū)動避免了從機(jī)械傳動齒輪上傳遞的扭性干擾,帶位置記憶功能的”電子軸”可在每次開機(jī)前輕松進(jìn)入預(yù)先建立的套準(zhǔn)位置.通過電子齒輪可對印刷長度進(jìn)行精調(diào),減小制版或貼版過程中沒對準(zhǔn)導(dǎo)致的套準(zhǔn)誤差.力士樂SYNAX200內(nèi)部的自動套準(zhǔn)控制功能可最大程度地保證印刷質(zhì)量,

壓痕和開槽
在壓痕刀輥側(cè)安裝伺服電機(jī),實(shí)現(xiàn)在開機(jī)前,刀具根據(jù)紙板的寬度快速而精準(zhǔn)地定位.甚至可在系統(tǒng)中生成常規(guī)紙板尺寸的數(shù)據(jù)庫,用戶只需在操作前選擇要生產(chǎn)的紙板規(guī)格,就可完成所有的參數(shù)設(shè)定.
開槽的基本任務(wù)是在紙板固定的位置上開一個或兩個槽.通過在開槽刀上安裝伺服電機(jī),改變槽在紙板上的位置,或調(diào)整開槽刀周向的角度都可自動完成,無需人工操作.這種柔性的調(diào)整方式,減少了不同生產(chǎn)定單之間切換所需的設(shè)定時(shí)間.

圓模切
圓模切引起的振動,是傳統(tǒng)機(jī)械齒輪傳動中干擾源的主要組成部分.一方面,產(chǎn)生的干擾傳遞到印刷單元,影響了印刷質(zhì)量,另一方面,通過機(jī)械齒輪傳動分配到各個單元上的動力不均勻而又相互干擾,反過來又影響了圓模切的質(zhì)量.
模切刀輥和砧輥用兩個伺服電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動,是全面保證生產(chǎn)質(zhì)量的解決方案.模切刀輥得到了足夠的動力和位置控制,又不會把振動帶到其他單元,砧輥在伺服電機(jī)的控制下減少了磨損.
除了使用SYNAX200系統(tǒng)的解決方案,和先前介紹的前緣進(jìn)紙方案一樣,也可通過最新系列的驅(qū)動器(IndraDrive)集成的運(yùn)動和邏輯的功能(MLD), 對原有機(jī)器進(jìn)行升級和改造.