全伺服系統(tǒng)解決方案在瓦楞紙無軸印刷中的應(yīng)用
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瓦楞紙箱是一種十分優(yōu)良的綠色包裝材料，廣泛應(yīng)用于人們的社會生活各個方面，是家電、食品、醫(yī)藥、日化、紡織、煙酒、輕工業(yè)等行業(yè)必不可少的包裝容器。
隨著社會不斷發(fā)展和消費(fèi)水平的提高，人們對商品包裝的要求也不斷提高。如何展現(xiàn)包裝魅力、美化商品圖案、引導(dǎo)消費(fèi)、提高產(chǎn)品附加值也是增加企業(yè)競爭力的一個重要因素。目前，瓦楞紙箱的印刷逐步向高檔次、高質(zhì)量、多色彩、視覺效果強(qiáng)烈的方向發(fā)展，以彩面多色網(wǎng)點(diǎn)印刷為方向[1]，使印刷圖案達(dá)到色彩鮮艷，光澤度好、美觀的效果，這就對瓦楞紙產(chǎn)品印刷精度方面提出了更高的要求。
印刷機(jī)的機(jī)械加工誤差和電氣控制精度是影響產(chǎn)品印刷精度的兩個重要因素。機(jī)械誤差主要來源于齒輪之間的間隙、同步帶、機(jī)械軸安裝是否同心等。另外，部分印刷機(jī)械設(shè)備采用機(jī)械主軸方式，為減小機(jī)械誤差，必須提高機(jī)械加工精度，維護(hù)成本較高；電氣控制精度主要由伺服驅(qū)動器、伺服電機(jī)等精度決定。為提高印刷精度，可采用以下方式：一是機(jī)械上除提高加工精度外，還可以取消機(jī)械主軸，使用電氣虛擬主軸替代機(jī)械主軸；二是采用合理的自動化系統(tǒng)解決方案，并使用高性能、高精度的伺服驅(qū)動器及伺服電機(jī)。
Lenze公司主要進(jìn)行高精度、高性能的伺服驅(qū)動產(chǎn)品的研發(fā)，致力于為客戶提供優(yōu)質(zhì)的印刷自動化系統(tǒng)伺服解決方案，本文從典型的開槽模切印刷設(shè)備介紹了此應(yīng)用系統(tǒng)解決方案。
2 設(shè)備主體結(jié)構(gòu)
瓦楞紙印刷設(shè)備類型是多種多樣的，但主體結(jié)構(gòu)主要由送紙單元、印刷單元、干燥單元、模切單元等組成，如圖1所示。其中，由于設(shè)備功能不同，部分印刷設(shè)備會將模切單元更換為其他設(shè)備。
抬 板可通過兩種方式進(jìn)行驅(qū)動，一種是通過機(jī)械凸輪耦合方式與主軸相連，通過主軸驅(qū)動抬板做凸輪運(yùn)動;另外一種方式則通過伺服電機(jī)驅(qū)動，使抬板進(jìn)行凸輪運(yùn)動。 進(jìn)紙輪由四組滾輪組成，主要將印刷紙板送入后續(xù)印刷單元中，進(jìn)紙輪由一臺伺服電機(jī)驅(qū)動。為靈活適用多種產(chǎn)品規(guī)格印刷及維護(hù)方便，目前比較流行的方式為進(jìn)紙 輪和抬板均采用伺服電機(jī)驅(qū)動方式;
送紙輥由一臺伺服電機(jī)驅(qū)動，將印刷紙板送入后續(xù)印刷單元中。紙板在進(jìn)入送紙輥之前，線速度需達(dá)到送紙輥線速度，即生產(chǎn)線速度，以保證紙板在送紙輥之間不會發(fā)生打滑或者拉伸，進(jìn)而影響后續(xù)印刷精度。
印 刷單元是瓦楞紙印刷主體結(jié)構(gòu)，也是核心關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。這部分機(jī)械精度直接影響到印刷精度。圖1所示為6色印刷單元，每色單元分別由網(wǎng)紋輥、印刷版輥、傳送輪組 等組成，圖1僅畫出印刷輥及傳送輪。印刷單元色數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，可改為4色或者其它數(shù)目，但色數(shù)增多意味著對機(jī)械精度要求更高，印刷更加復(fù)雜。印 刷輥筒和傳送輪可通過機(jī)械耦合方式由一臺伺服驅(qū)動，也可以兩臺伺服同時驅(qū)動，本文則采用后一種全伺服方式。
干燥單元主要采用熱風(fēng)干燥、紅外線干燥、紫外線干燥等方法，用熱風(fēng)與紅外線加熱相結(jié)合的干燥方法效果更佳[2]。
模切單元由膠輥和模切輥組成，通過兩臺伺服電機(jī)分別驅(qū)動。模切單元將印刷產(chǎn)品通過模切壓痕制成精美箱盒產(chǎn)品。
3 產(chǎn)品介紹
1) 控制器3200C
3200C是Lenze推出的一款強(qiáng)大的高性能運(yùn)動控制器PLC，主要用于高精度、高動態(tài)響應(yīng)的運(yùn)動控制。操作系統(tǒng)采用WinCE系統(tǒng)，軟件開發(fā)平臺為CoDeSys平臺，最小運(yùn)行掃描時間為1ms。
內(nèi)置兩個Ethernet 百兆以太網(wǎng)口、一個百兆EtherCAT接口、一個DVI接口。通訊可選件包含Profibus DP master、Profibus DP Slave、CANopen模塊。
可擴(kuò)展IO模塊，IO模塊包含數(shù)字量輸入DI、數(shù)字輸出DO、模擬量輸入AI、模擬量輸出AO、編碼器速度測量等模塊。
2) 伺服9400
伺 服9400是Lenze高精度伺服控制器，尤其適用于集中式、緊湊型單軸、多軸安裝系統(tǒng)。該伺服采用32位處理器，具備極高的運(yùn)算及控制精度;伺服內(nèi)部具 備PLC編程功能，客戶不同的需求可以通過編程靈活實現(xiàn)，掃描時間達(dá)到1ms;此外，通過選擇不同的通訊模塊，9400伺服控制器可以快捷地與第三方 PLC或者其他伺服驅(qū)動器通訊，如Profibus DP、ProfiNet、EtherCAT等模塊。
3) 伺服驅(qū)動器i700
伺 服驅(qū)動器i700是Lenze公司最新推出的一款多軸伺服驅(qū)動器，除具備伺服9400高精度的特性外，還具備較高的性價比。伺服軸模塊分為單軸模塊、雙軸 模塊，使用時可以靈活組合，軸模塊之間通過母線并聯(lián)，軸模塊供電集中統(tǒng)一通過直流母線供電;通訊采用集成的高速工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT與3200C或 者第三方運(yùn)動控制器PLC通訊。安裝方式有冷板安裝，推出式散熱，柜內(nèi)安裝三種安裝方式，功率范圍為 0.75kW 到 15 kW。
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