全伺服系統解決方案在瓦楞紙無軸印刷中的應用
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瓦楞紙箱是一種十分優良的綠色包裝材料，廣泛應用于人們的社會生活各個方面，是家電、食品、醫藥、日化、紡織、煙酒、輕工業等行業必不可少的包裝容器。
隨著社會不斷發展和消費水平的提高，人們對商品包裝的要求也不斷提高。如何展現包裝魅力、美化商品圖案、引導消費、提高產品附加值也是增加企業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、高質量、多色彩、視覺效果強烈的方向發展，以彩面多色網點印刷為方向[1]，使印刷圖案達到色彩鮮艷，光澤度好、美觀的效果，這就對瓦楞紙產品印刷精度方面提出了更高的要求。
印刷機的機械加工誤差和電氣控制精度是影響產品印刷精度的兩個重要因素。機械誤差主要來源于齒輪之間的間隙、同步帶、機械軸安裝是否同心等。另外，部分印刷機械設備采用機械主軸方式，為減小機械誤差，必須提高機械加工精度，維護成本較高；電氣控制精度主要由伺服驅動器、伺服電機等精度決定。為提高印刷精度，可采用以下方式：一是機械上除提高加工精度外，還可以取消機械主軸，使用電氣虛擬主軸替代機械主軸；二是采用合理的自動化系統解決方案，并使用高性能、高精度的伺服驅動器及伺服電機。
Lenze公司主要進行高精度、高性能的伺服驅動產品的研發，致力于為客戶提供優質的印刷自動化系統伺服解決方案，本文從典型的開槽模切印刷設備介紹了此應用系統解決方案。
2 設備主體結構
瓦楞紙印刷設備類型是多種多樣的，但主體結構主要由送紙單元、印刷單元、干燥單元、模切單元等組成，如圖1所示。其中，由于設備功能不同，部分印刷設備會將模切單元更換為其他設備。
抬 板可通過兩種方式進行驅動，一種是通過機械凸輪耦合方式與主軸相連，通過主軸驅動抬板做凸輪運動;另外一種方式則通過伺服電機驅動，使抬板進行凸輪運動。 進紙輪由四組滾輪組成，主要將印刷紙板送入后續印刷單元中，進紙輪由一臺伺服電機驅動。為靈活適用多種產品規格印刷及維護方便，目前比較流行的方式為進紙 輪和抬板均采用伺服電機驅動方式;
送紙輥由一臺伺服電機驅動，將印刷紙板送入后續印刷單元中。紙板在進入送紙輥之前，線速度需達到送紙輥線速度，即生產線速度，以保證紙板在送紙輥之間不會發生打滑或者拉伸，進而影響后續印刷精度。
印 刷單元是瓦楞紙印刷主體結構，也是核心關鍵結構。這部分機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。印刷單元色數可以根據需要進行調整，可改為4色或者其它數目，但色數增多意味著對機械精度要求更高，印刷更加復雜。印 刷輥筒和傳送輪可通過機械耦合方式由一臺伺服驅動，也可以兩臺伺服同時驅動，本文則采用后一種全伺服方式。
干燥單元主要采用熱風干燥、紅外線干燥、紫外線干燥等方法，用熱風與紅外線加熱相結合的干燥方法效果更佳[2]。
模切單元由膠輥和模切輥組成，通過兩臺伺服電機分別驅動。模切單元將印刷產品通過模切壓痕制成精美箱盒產品。
3 產品介紹
1) 控制器3200C
3200C是Lenze推出的一款強大的高性能運動控制器PLC，主要用于高精度、高動態響應的運動控制。操作系統采用WinCE系統，軟件開發平臺為CoDeSys平臺，最小運行掃描時間為1ms。
內置兩個Ethernet 百兆以太網口、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。
可擴展IO模塊，IO模塊包含數字量輸入DI、數字輸出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。該伺服采用32位處理器，具備極高的運算及控制精度;伺服內部具 備PLC編程功能，客戶不同的需求可以通過編程靈活實現，掃描時間達到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或者其他伺服驅動器通訊，如Profibus DP、ProfiNet、EtherCAT等模塊。
3) 伺服驅動器i700
伺 服驅動器i700是Lenze公司最新推出的一款多軸伺服驅動器，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，軸模塊供電集中統一通過直流母線供電;通訊采用集成的高速工業以太網EtherCAT與3200C或 者第三方運動控制器PLC通訊。安裝方式有冷板安裝，推出式散熱，柜內安裝三種安裝方式，功率范圍為 0.75kW 到 15 kW。
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