高效纵切压线机解决方案,助力企业实现降本增效生产

文:清能德创2023年第六期

  纵切压线机,是瓦楞纸纸箱生产中的一个单元设备,为兼容不同幅宽的裁切压线需求,常常需要同时用到几十台的伺服轴,采用清能德创开发的CoolDrive RD高性价比多轴一体伺服驱动产品系列,能够提升产线的效率和稳定性,有助于增强企业的市场竞争力。

  文/清能德创电气技术(北京)有限公司

  纵切压线机,是瓦楞纸纸箱生产中的一个单元设备,它的作用是将瓦楞纸板进行切刀剪切,再通过后面的压轮压痕后,经折叠黏贴就成了人们日常使用的包装纸箱(图1)。

清能德创

图1

  1 应用难点

  为兼容不同幅宽的裁切压线需求,纵切压线机会配置尽量多的切刀:如5刀8线需要21台伺服电机,7到12线则需要31台伺服电机……动辄需要同时用到几十台的伺服轴,因此,往往会产生以下问题:

  l 需要系统具有更高的同步精度和控制精度;

  l 安装调试费时费力,降低工作效率;

  l 电气柜空间紧张,影响散热效果。

  2 解决方案

  为克服上述问题,在纵切压线机控制系统中可以采用由清能德创开发的CoolDrive RD高性价比多轴一体伺服驱动产品系列,其具备极高的性价比和功率密度,产品采用EtherCAT通信方式,体积小而紧凑,支持多种形式电柜安装;支持220V和380V电源电压等级,2 - 35A输出电流范围及2 ~ 6轴的产品多轴行业定制;搭配TD系列伺服电机,满足所有轻载工业机器人应用需求,也可用于半导体设备、包装设备等多轴智能装备行业中。清能德创CoolDrive RD高性价比多轴一体伺服驱动产品系列具有一下突出特点:

  (1)EtherCAT总线控制,实时性高

  瓦楞纵切压线机一般为多轴控制,以7刀12线为例,需要使用31台伺服电机,如采用传统的脉冲控制,接线复杂、容易出错,整体成本高。

  CoolDrive RD系列支持EhterCAT总线通讯,采用分布式时钟同步,精确同步(<1μs),传输速率可达2×100Mbaud(全双工模式),实时性高, 接线简单,维护方便,避免了脉冲控制方式时的接线繁琐,丢脉冲导致定位精度不准,且使用成本低。基于实时以太网总线的同步通讯能力,CoolDrive RD系列从根本上将设备的实时性和运行效率提升到一个新的台阶。

清能德创

图2 瓦楞纵切压线机多轴控制系统拓扑图

  (2)多轴一体结构,体积小巧、降低安装空间

  秉持轻量化设计理念,CoolDrive RD系列采用多轴一体结构设计,特别适合多轴应用场景。

  l 节省空间

  多轴一体结构设计,让RD的机身体积更加小巧,大幅节省电气柜安装空间;

  l 高效装配

  采用压接配线设计,对于纵切压线机这种多轴设备来讲,可以大幅缩短配线时间,简化工作量,提升工作效率;

  l 快速散热

  穿墙式散热设计,用户可在电气柜中设计独立风道,提高散热效率,并能防止外部污染物进入电气柜。

  (3)集成多种伺服功能,实现精准稳定加工波功能

  l 陷波滤波功能

  驱动器在位置控制和速度控制模式下,根据电机速度中出现的振动成分,自动辨识共振频率,并通过陷波滤波器从转矩指令中去除共振成分,从而减小振动,有效抑制在提高控制增益时发生100Hz~1000Hz左右的持续振动,可以有效抑制切刀振动,实现精准裁切;

  l 系统参数辨识

  D可以自动辨识“负载惯量比”、“静摩擦和滑动摩擦”、“位置环、速度环调节参数”等调节参数,并进行相应补偿,有效提升多轴响应的一致性,实现切刀末端轨迹的精准控制(图3);

清能德创

图3

  l 模型追踪振动抑制

  设备运行时,驱动器能根据设备刀具/压轮末端振动或者整体晃动等情况,从位置指令中除去振动频率成分,减小振动(图4)。

清能德创

图 4

  3 结 语

  对于竞争愈加激烈的传统瓦楞纸箱包装机械生产商来说,高效、稳定的设备能有助于提升企业自身的市场竞争力。使用清能德创CoolDive RD伺服方案后,用户达成了降本增效的目标——

  l 设备具备了更高的同步与控制精度,提升生产效率;

  l 设备的散热性能有了较大提升,进一步提升安全与可靠性;

  l 对比之前的方案,生产成本下降了30%以上,实现了降本增效的目标。

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