伺服電機(jī)在折頁(yè)機(jī)的運(yùn)用

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本文作者：廖曉斌馬定軍

折頁(yè)機(jī)，做為印后裝訂中必不可少的設(shè)備，其使用性能受到印刷廠(chǎng)的高度重視。傳統(tǒng)的機(jī)械刀折頁(yè)機(jī)是機(jī)械式傳動(dòng)，直接通過(guò)機(jī)械凸輪和連接件傳動(dòng)，帶動(dòng)刀頭下刀，產(chǎn)生下刀動(dòng)作。此種方式是所有的折刀通過(guò)機(jī)械連桿連接在同一臺(tái)電機(jī)上，無(wú)法實(shí)現(xiàn)每把折刀的獨(dú)立控制，難以提高控制方式的靈活性和適應(yīng)性，已無(wú)法滿(mǎn)足印刷廠(chǎng)對(duì)折頁(yè)產(chǎn)品精確、快速的要求。因此，電控刀折頁(yè)機(jī)將是順應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的新方向。其電控刀頭裝置是折頁(yè)機(jī)控制中的核心部件之一，主要起著給折刀傳動(dòng)的作用，并生成精細(xì)、恰時(shí)、平穩(wěn)的折刀下刀動(dòng)作，此部分的質(zhì)量和性能在整機(jī)性能中起著舉足輕重的作用，可以說(shuō)電控刀裝置的優(yōu)劣將直接影響到整個(gè)機(jī)器的品質(zhì)。隨著技術(shù)的日新月異，對(duì)折頁(yè)機(jī)的刀頭控制技術(shù)的要求也與日俱增。折頁(yè)機(jī)刀頭的控制技術(shù)也歷經(jīng)了由離合器控制，到交流伺服電機(jī)控制的轉(zhuǎn)變。

1.離合器控制原理：借助皮帶，將電機(jī)的能量傳遞給離合器，光電探測(cè)到紙張經(jīng)過(guò)，反饋信號(hào)給主控制板，控制板發(fā)送控制信號(hào)給離合器，折頁(yè)機(jī)刀頭產(chǎn)生下刀動(dòng)作。離合器控制方式比機(jī)械傳動(dòng)方式更為先進(jìn)，完成了真正意義上的控制，為機(jī)電一體化控制搭建了堅(jiān)實(shí)的橋梁。其擺脫了機(jī)械連桿的束縛，增強(qiáng)了每把折刀控制的自主性，從而為下刀邏輯的可編程性奠定了基礎(chǔ)。此外為軟件上的靈活調(diào)配，實(shí)現(xiàn)下刀動(dòng)作的平穩(wěn)處理提供了硬件環(huán)境。然而，離合器控制也有弊端，諸如離合器笨重，安裝較為繁瑣；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，剎車(chē)時(shí)機(jī)械磨損大，到達(dá)一定的磨損程度需要更換離合器；為滿(mǎn)足精準(zhǔn)的下刀動(dòng)作，需要付出較大的代價(jià)等。

2.交流伺服電機(jī)控制：光電檢測(cè)有紙通過(guò)時(shí)，給主控制板傳送偵測(cè)信號(hào)，主控制板發(fā)送信號(hào)給伺服驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)指定角度，通過(guò)伺服電機(jī)帶動(dòng)折刀下刀，實(shí)現(xiàn)了電力技術(shù)、微電子、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件和機(jī)械制造的完美結(jié)合。交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電控刀頭的主要特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。

①驅(qū)動(dòng)裝置反應(yīng)靈敏，控制精度高。

②控制方式方便靈活，可選擇端子控制，或者通信控制。

③比離合器傳動(dòng)控制方式更精準(zhǔn)，控制更為簡(jiǎn)單，解除了機(jī)械磨損的困境。

④伴隨交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)廣泛運(yùn)用及生產(chǎn)制造技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，必將引發(fā)伺服系統(tǒng)生產(chǎn)效率的提高，從而降低系統(tǒng)成本。它克服了機(jī)械傳動(dòng)和離合器控制的種種缺陷，為整個(gè)電控領(lǐng)域開(kāi)辟了新的天地。

3.交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

鑒于交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)折頁(yè)機(jī)刀頭所帶來(lái)的優(yōu)異性能，長(zhǎng)沙奧托機(jī)械股份有限公司自主開(kāi)發(fā)了交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)式電控刀頭驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖1，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)物如圖2～4所示。驅(qū)動(dòng)控制板發(fā)出控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)，主要包括使能信號(hào)和脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，伺服電機(jī)根據(jù)MCU驅(qū)動(dòng)控制板發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)指定角度。伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一周所需的脈沖個(gè)數(shù)可以通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)設(shè)置。發(fā)出脈沖的頻率，可以決定伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)的速度。伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)電機(jī)電纜將控制脈沖轉(zhuǎn)化為實(shí)際的驅(qū)動(dòng)電機(jī)電能，將電能輸送給伺服電機(jī)，反饋編碼電纜線(xiàn)用于傳送電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的反饋信號(hào)，從而達(dá)到每個(gè)脈沖位置的精確控制。伺服電機(jī)的尾部安裝有編碼器，用于伺服電機(jī)位置的精準(zhǔn)檢測(cè)。當(dāng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)將回授信號(hào)傳遞給MCU驅(qū)動(dòng)控制板，MCU驅(qū)動(dòng)控制板進(jìn)行必要的邏輯判斷后，會(huì)采取相應(yīng)的處理措施，因而可以確保整個(gè)控制系統(tǒng)故障的可預(yù)測(cè)性及可控性，避免意想不到的情況發(fā)生。長(zhǎng)沙奧托在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，采用的是日本松下的伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)，MCU驅(qū)動(dòng)控制板和驅(qū)動(dòng)程序完全自主開(kāi)發(fā)，讓整個(gè)控制系統(tǒng)的銜接更靈活，降低了系統(tǒng)成本。完全掌握的伺服驅(qū)動(dòng)核心技術(shù)，為伺服控制在其他產(chǎn)品中的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

4.交流伺服電機(jī)在折頁(yè)機(jī)中的實(shí)際應(yīng)用

長(zhǎng)沙奧托生產(chǎn)的折頁(yè)機(jī)電控刀升級(jí)為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)后，提升了機(jī)器的工藝技術(shù)水平，提高了系統(tǒng)可靠性，簡(jiǎn)化了電控頭的控制。伺服電機(jī)的良好性能、電控刀頭下刀動(dòng)作在軟件上的獨(dú)特構(gòu)思處理，帶來(lái)刀頭運(yùn)轉(zhuǎn)的平和舒緩，減少了機(jī)械沖擊和磨損，將電控刀頭的故障率降低到極低的水平。當(dāng)出現(xiàn)故障情況時(shí)，主循環(huán)程序會(huì)進(jìn)行處理，程序會(huì)根據(jù)伺服故障編號(hào)采取必要的處理措施。當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及整個(gè)折頁(yè)機(jī)都將停止運(yùn)行，從而防止對(duì)機(jī)器的損害，延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命，滿(mǎn)足了客戶(hù)的需求，受到了客戶(hù)一致好評(píng)。用交流伺服電機(jī)裝置作為折頁(yè)機(jī)電控刀頭的驅(qū)動(dòng)，對(duì)于促進(jìn)機(jī)械領(lǐng)域機(jī)械自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化起到了很重要的推動(dòng)作用。大力推廣交流伺服電機(jī)的應(yīng)用技術(shù)有利于提升我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化水平，對(duì)于大幅節(jié)省人力、物力、財(cái)力具有極為現(xiàn)實(shí)的意義。