臺達(dá)伺服系統(tǒng)在模切機(jī)上應(yīng)用

在介紹模切技工藝的基礎(chǔ)上，論述基于臺達(dá)機(jī)電自動化技術(shù)平臺的模切機(jī)控制系統(tǒng)解決方案。樣板項(xiàng)目已經(jīng)研發(fā)成功，行業(yè)遠(yuǎn)期市場看好。
關(guān)鍵詞：伺服系統(tǒng) PLC HMI 變頻器 張力控制

1 引言

模切壓痕屬于印（刷）后（期）加工的一項(xiàng)重要生產(chǎn)工藝，用于各類印刷品壓切成單個圖形或表面的整飾加工，模切質(zhì)量的好壞直接影響整個產(chǎn)品的市場形象。

在眾多印后設(shè)備品種中，我國模切機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)達(dá)到較高的水平。國內(nèi)已經(jīng)可以制造包括全自動平壓平模切機(jī)在內(nèi)的商標(biāo)模切機(jī)、不干膠商標(biāo)模切機(jī)、圓壓圓模切機(jī)、圓壓平模切機(jī)、平壓模切壓痕機(jī)等產(chǎn)品。近年來，已經(jīng)可以制造聯(lián)動線上的模切單元，如：柔性版印刷機(jī)、凹版印刷機(jī)、不干膠印刷機(jī)、瓦楞紙印刷開槽機(jī)等設(shè)備的模切單元。制造全自動和半自動模切機(jī)的企業(yè)也越來越多。其中就有瑞安市鶴翔印刷機(jī)械制造有限公司等溫州企業(yè)。在溫州的模切機(jī)行業(yè)中大多使用日系的伺服系統(tǒng)。瑞安巨豐機(jī)械廠使用臺達(dá)的B 系列伺服系統(tǒng)的成功，為臺達(dá)伺服在溫州模切機(jī)行業(yè)的推廣起到了積極推動作用。

2 模切工藝

模切機(jī)，主要用于紙品類包裝裝潢工業(yè)中的商標(biāo)、紙盒、賀卡等的模切、壓痕和冷壓凸作業(yè)，是印后包裝加工成型的重要設(shè)備。模切機(jī)的工作原理是利用鋼刀、鋼線（或鋼板雕刻成的模版），通過壓印版施加一定的壓力，將印品或紙板軋切成一定形狀。若是將整個印品壓切成單個圖形產(chǎn)品稱作模切；若是利用鋼線在印品上壓出痕跡或者留下彎折的槽痕稱作壓痕；如果利用陰陽兩塊模板，在印品表面壓印出具有立體效果的圖案稱為凸凹壓印，以上可以統(tǒng)稱為模切技術(shù)。
模切壓痕技術(shù)是按模型壓痕和按模版壓切兩種加工技術(shù)的綜合統(tǒng)稱，其原理是在定型的模具之內(nèi)，通過施加壓力的大小，使印刷載體紙張受力陪位產(chǎn)生壓縮變形或是斷裂分離。模切壓痕設(shè)備（簡稱模切機(jī)）的主要機(jī)件是模切版臺和壓切機(jī)構(gòu)。被加工板料就是處于這二者之間，在壓力作用下完成模切的整飾技術(shù)處理。模切壓痕版有不同的類型和相對應(yīng)的壓切機(jī)構(gòu)，使模切機(jī)分為平壓平型、圓壓平型和圓壓圓型三種基本類型。而平壓平模切機(jī)又因?yàn)橛邪媾_及壓版的方向位置不同之別，可分為立式和臥式兩種。

模切工藝是包裝印刷品最常用到的一道工藝，就是用模切刀根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的圖樣組合成模切版，在壓力的作用下，將印刷品或其他板狀坯料軋切成所需形狀或切痕的成型工藝。壓痕工藝則是利用壓線刀或壓線模，通過壓力的作用在板料上壓出線痕，或利用滾線輪在板料上滾出線痕，以便板料能按預(yù)定位置進(jìn)行彎折成型。通常模切壓痕工藝是把模切刀和壓線刀組合在同一個模板內(nèi)，在模切機(jī)上同時進(jìn)行模切和壓痕加工的工藝，簡稱為模切。工藝介紹模切壓痕的主要工藝過程為：上版→調(diào)整壓力→確定規(guī)矩→粘貼橡皮條→試壓模切→正式模切壓痕→清廢→成品檢查→點(diǎn)數(shù)包裝。

3 臺達(dá)自動化解決方案

3.1控制系統(tǒng)的組成

根據(jù)模切工藝的控制要求，基于臺達(dá)機(jī)電自動化技術(shù)平臺的模切機(jī)控制系統(tǒng)由臺達(dá)PLC、人機(jī)界面、變頻器、伺服控制器等單一自動化平臺集成：

（1）臺達(dá)的伺服控制器：B系列1KW 中慣量伺服；
（2）臺達(dá)的變頻器： VFD022B43A；
（3）臺達(dá)的PLC: DVP12SC；
（4）臺達(dá)的人機(jī)界面（HMI）: DOP-A57BSTD。

3.2 人機(jī)界面

系統(tǒng)中的觸摸屏用于人機(jī)交互操作（設(shè)置參數(shù)/狀態(tài)狀態(tài)等）；PLC主要作為伺服定長控制和變頻器模切以及定長裁切控制的控制元件；伺服系統(tǒng)用于定長控制；變頻器用于模切控制。另外還用張力控制器控制收放卷的恒張力。主監(jiān)控操作畫面參見圖1和圖2。

圖1主監(jiān)控操作畫面（1）

圖2主監(jiān)控操作畫面（2）

3.3 運(yùn)動控制

（1）伺服系統(tǒng)運(yùn)行強(qiáng)度。系統(tǒng)要求伺服能頻繁啟停，且保證高速高精。每分鐘啟停在240次以上，精度在0.1MM以下。經(jīng)調(diào)整參數(shù)我們B系統(tǒng)伺服完全能滿足要求。

（2）變頻器運(yùn)行強(qiáng)度。系統(tǒng)要求變頻器能快速起停以提高模切速度，以及保證停止時模切頭不會過沖。 通過放大變頻器功率（2.2KW 變頻器+1.5KW電機(jī)），增加變頻器的剎車電阻。變頻器加減速時間可以調(diào)整到0.1秒。保證快速啟停。

3.4調(diào)試與運(yùn)行

（1）張力限制。收放卷張力合適才能保證伺服定長精度，才能確保收放卷電機(jī)的長壽命，否則電機(jī)會應(yīng)發(fā)燙嚴(yán)重而影響使用壽命。
（2）減低負(fù)載提高精度。伺服定長最好能設(shè)定加減速時間的PLC指令，這樣可以降低伺服負(fù)載和提高定長精度。
（3）減速時間。變頻器加減速時間一定要短，才能提高生產(chǎn)效率和停機(jī)不會過沖。

5 結(jié)束語

基于臺達(dá)的全集成控制系統(tǒng)完成的模切機(jī)系統(tǒng)功能完全能滿足客戶的要求，伺服進(jìn)給系統(tǒng)精度與日系系統(tǒng)一樣。達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)的效果，價格又便宜很多，為企業(yè)采用臺達(dá)的控制系統(tǒng)開發(fā)新的機(jī)型堅(jiān)定了技術(shù)品質(zhì)的信心。相信以后會有越來越多的模切機(jī)客戶使用臺達(dá)伺服系統(tǒng)