臺達伺服系統在模切機上應用

摘 要：在介紹模切技工藝的基礎上，論述基于臺達機電自動化技術平臺的模切機控制系統解決方案。樣板項目已經研發成功，行業遠期市場看好。
關鍵詞：伺服系統 PLC HMI 變頻器 張力控制

1 引言
　　模切壓痕屬于印（刷）后（期）加工的一項重要生產工藝，用于各類印刷品壓切成單個圖形或表面的整飾加工，模切質量的好壞直接影響整個產品的市場形象。
　　在眾多印后設備品種中，我國模切機產品的技術和產業化已經達到較高的水平。國內已經可以制造包括全自動平壓平模切機在內的商標模切機、不干膠商標模切機、圓壓圓模切機、圓壓平模切機、平壓模切壓痕機等產品。近年來，已經可以制造聯動線上的模切單元，如：柔性版印刷機、凹版印刷機、不干膠印刷機、瓦楞紙印刷開槽機等設備的模切單元。制造全自動和半自動模切機的企業也越來越多。其中就有瑞安市鶴翔印刷機械制造有限公司等溫州企業。在溫州的模切機行業中大多使用日系的伺服系統。瑞安巨豐機械廠使用臺達的B 系列伺服系統的成功，為臺達伺服在溫州模切機行業的推廣起到了積極推動作用。

2 模切工藝
　　模切機，主要用于紙品類包裝裝潢工業中的商標、紙盒、賀卡等的模切、壓痕和冷壓凸作業，是印后包裝加工成型的重要設備。模切機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，以上可以統稱為模切技術。
　　模切壓痕技術是按模型壓痕和按模版壓切兩種加工技術的綜合統稱，其原理是在定型的模具之內，通過施加壓力的大小，使印刷載體紙張受力陪位產生壓縮變形或是斷裂分離。模切壓痕設備（簡稱模切機）的主要機件是模切版臺和壓切機構。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處理。模切壓痕版有不同的類型和相對應的壓切機構，使模切機分為平壓平型、圓壓平型和圓壓圓型三種基本類型。而平壓平模切機又因為有版臺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，就是用模切刀根據產品設計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，以便板料能按預定位置進行彎折成型。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，在模切機上同時進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→調整壓力→確定規矩→粘貼橡皮條→試壓模切→正式模切壓痕→清廢→成品檢查→點數包裝。

3 臺達自動化解決方案
3.1控制系統的組成
　　根據模切工藝的控制要求，基于臺達機電自動化技術平臺的模切機控制系統由臺達PLC、人機界面、變頻器、伺服控制器等單一自動化平臺集成：
（1）臺達的伺服控制器：B系列1KW 中慣量伺服；
（2）臺達的變頻器： VFD022B43A；
（3）臺達的PLC: DVP12SC；
（4）臺達的人機界面（HMI）: DOP-A57BSTD。
3.2 人機界面
　　系統中的觸摸屏用于人機交互操作（設置參數/狀態狀態等）；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。主監控操作畫面參見圖1和圖2。

3.3 運動控制
　　（1）伺服系統運行強度。系統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。經調整參數我們B系統伺服完全能滿足要求。
　　（2）變頻器運行強度。系統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），增加變頻器的剎車電阻。變頻器加減速時間可以調整到0.1秒。保證快速啟停。

3.4調試與運行
　　（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的長壽命，否則電機會應發燙嚴重而影響使用壽命。
　　（2）減低負載提高精度。伺服定長最好能設定加減速時間的PLC指令，這樣可以降低伺服負載和提高定長精度。
　　（3）減速時間。變頻器加減速時間一定要短，才能提高生產效率和停機不會過沖。

5 結束語
　　基于臺達的全集成控制系統完成的模切機系統功能完全能滿足客戶的要求，伺服進給系統精度與日系系統一樣。達到了預期設計的效果，價格又便宜很多，為企業采用臺達的控制系統開發新的機型堅定了技術品質的信心。相信以后會有越來越多的模切機客戶使用臺達伺服系統。