无轴驱动瓦楞纸印刷和处理的未来

这几年以来,市场对瓦楞纸印刷和处理的要求正不断地增长.更快的生产速度,更高的印刷质量的要求被不断地提出.传统机械传动的印刷机主要由主电机,传动齿轮,皮带,齿轮箱以及印刷相关的辊筒组成.机械传动的扭性干扰,间隙限制了生产质量的提高,越来越难以适应市场的需求.
博世力士乐SYNAX200,各单元独立模块化的无轴驱动自动控制系统,就是在这种市场的要求下应运而生的.传统的机械长轴将被”电子长轴”所取代.这里,让我们以瓦楞纸印刷机为原型而展开了解机器各单元如何在SYNAX200系统控制下获得性能的提升.

前缘进纸
这被认为是影响到整体印刷效果的关键部分.在传统机械传动中是机械凸轮的关键技术,它牵涉到凸轮的设计和制造.即使对前缘进纸凸轮曲线有全面的认知,或有新的创意去提升整台机器的效率,制造出这样一个高精度的凸轮似乎又是另一个瓶颈.目前, 前缘进纸的高精度的凸轮机构主要依靠进口.而一旦进纸部分机械结构或尺寸需要更改,对机械凸轮要作出相应的改动,这对于机械制造商几乎是不可能的.
博世力士乐电子凸轮方案的出现,彻底打破了机械凸轮所存在的瓶颈和格局.所谓电子凸轮,即在机械传动部位加装高精度的伺服电机,电机以事先计算得出的凸轮轨迹运行,从而取代原先的机械凸轮机构,这得益于博世力士乐所独有的电子凸轮衍算和生成工具软件(CamBuilder).用户可以按照自己机械的实际情况,以位置,或速度,加速度,变加速度去生成凸轮曲线,为自己度身定造”凸轮”.更值得一提的是,即使是第一次接触凸轮曲线的设计者,也可通过内置的凸轮曲线设计向导,按部就班地生成凸轮.通过内部的计算,可以非常直观地了解该凸轮在不同印刷速度下的速度,加速度,或变加速度,从而得出你所需要的电子凸轮曲线.这里要特别声明的是,一条合理的电子凸轮曲线直接影响到执行伺服电机的工作效率.换句话说,在同样的工作效率下,合理的电子凸轮曲线决定了最具性价比的伺服电机.
目前, 博世力士乐公司提供两种电子凸轮方案,方便用户的选择.其一称为电子凸轮的系统解决方案,即电子凸轮控制成为整机的无轴驱动系统方案中的一部分,由运动控制系统(MC)内置的电子凸轮同步功能来实现凸轮运动.这是针对高端的全无轴传动印刷机的解决方案.
另一种是驱动器内集成的电子凸轮功能的系统解决方案.也就是电子凸轮功能可由单个驱动器来实现.博世力士乐公司最新系列的驱动器(IndraDrive)集成了运动和逻辑的功能(MLD).这样,只需要在原有的机械长轴或主传动齿轮上加装一个编码器,即可实现前缘进纸机构和整台机器的同步.驱动器集成的PLC功能,可在不用修改原有机器程序的情况下,对前缘进纸机构独立控制.这对于原有机器功能的升级和改造,是一个性价比非常高的解决方案.
由伺服驱动的传输辊,以平滑的加速度传输纸板,最大程度地避免打滑产生的影响,从而最小化由进纸机构导致的印刷套准误差.并且,可以配合力士乐SYNAX200内部的自动套准控制功能.

印刷单元传统机械传动影响印刷效果的主要因素有
1. 传动机械刚性和间隙
2. 制版或贴版的精度
3. 印刷版棍,网纹辊和压印辊之间合适的压力
通过在每个印刷辊筒安装伺服电机,使印刷辊筒成为真正的”电子轴”.这些位置分辨率达到1/8000000转的”电子轴”,和运动控制系统(MC)内部的”虚拟主轴”(分辨率为220)同步.电子同步刚性效果远超过机械刚性,并且”电子轴”直接传动能避免间隙的影响.
印刷辊筒的独立驱动避免了从机械传动齿轮上传递的扭性干扰,带位置记忆功能的”电子轴”可在每次开机前轻松进入预先建立的套准位置.通过电子齿轮可对印刷长度进行精调,减小制版或贴版过程中没对准导致的套准误差.力士乐SYNAX200内部的自动套准控制功能可最大程度地保证印刷质量,

压痕和开槽
在压痕刀辊侧安装伺服电机,实现在开机前,刀具根据纸板的宽度快速而精准地定位.甚至可在系统中生成常规纸板尺寸的数据库,用户只需在操作前选择要生产的纸板规格,就可完成所有的参数设定.
开槽的基本任务是在纸板固定的位置上开一个或两个槽.通过在开槽刀上安装伺服电机,改变槽在纸板上的位置,或调整开槽刀周向的角度都可自动完成,无需人工操作.这种柔性的调整方式,减少了不同生产定单之间切换所需的设定时间.

圆模切
圆模切引起的振动,是传统机械齿轮传动中干扰源的主要组成部分.一方面,产生的干扰传递到印刷单元,影响了印刷质量,另一方面,通过机械齿轮传动分配到各个单元上的动力不均匀而又相互干扰,反过来又影响了圆模切的质量.
模切刀辊和砧辊用两个伺服电机独立驱动,是全面保证生产质量的解决方案.模切刀辊得到了足够的动力和位置控制,又不会把振动带到其他单元,砧辊在伺服电机的控制下减少了磨损.
除了使用SYNAX200系统的解决方案,和先前介绍的前缘进纸方案一样,也可通过最新系列的驱动器(IndraDrive)集成的运动和逻辑的功能(MLD), 对原有机器进行升级和改造.