伺服电机在折页机的运用

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本文作者：廖晓斌马定军

折页机，做为印后装订中必不可少的设备，其使用性能受到印刷厂的高度重视。传统的机械刀折页机是机械式传动，直接通过机械凸轮和连接件传动，带动刀头下刀，产生下刀动作。此种方式是所有的折刀通过机械连杆连接在同一台电机上，无法实现每把折刀的独立控制，难以提高控制方式的灵活性和适应性，已无法满足印刷厂对折页产品精确、快速的要求。因此，电控刀折页机将是顺应市场发展的新方向。其电控刀头装置是折页机控制中的核心部件之一，主要起着给折刀传动的作用，并生成精细、恰时、平稳的折刀下刀动作，此部分的质量和性能在整机性能中起着举足轻重的作用，可以说电控刀装置的优劣将直接影响到整个机器的品质。随着技术的日新月异，对折页机的刀头控制技术的要求也与日俱增。折页机刀头的控制技术也历经了由离合器控制，到交流伺服电机控制的转变。

1.离合器控制原理：借助皮带，将电机的能量传递给离合器，光电探测到纸张经过，反馈信号给主控制板，控制板发送控制信号给离合器，折页机刀头产生下刀动作。离合器控制方式比机械传动方式更为先进，完成了真正意义上的控制，为机电一体化控制搭建了坚实的桥梁。其摆脱了机械连杆的束缚，增强了每把折刀控制的自主性，从而为下刀逻辑的可编程性奠定了基础。此外为软件上的灵活调配，实现下刀动作的平稳处理提供了硬件环境。然而，离合器控制也有弊端，诸如离合器笨重，安装较为繁琐；转动惯量大，刹车时机械磨损大，到达一定的磨损程度需要更换离合器；为满足精准的下刀动作，需要付出较大的代价等。

2.交流伺服电机控制：光电检测有纸通过时，给主控制板传送侦测信号，主控制板发送信号给伺服驱动器，驱动器驱动伺服电机旋转指定角度，通过伺服电机带动折刀下刀，实现了电力技术、微电子、信息技术、计算机软件和机械制造的完美结合。交流伺服电机驱动电控刀头的主要特点有以下几点。

①驱动装置反应灵敏，控制精度高。

②控制方式方便灵活，可选择端子控制，或者通信控制。

③比离合器传动控制方式更精准，控制更为简单，解除了机械磨损的困境。

④伴随交流伺服驱动系统广泛运用及生产制造技术的发展进步，必将引发伺服系统生产效率的提高，从而降低系统成本。它克服了机械传动和离合器控制的种种缺陷，为整个电控领域开辟了新的天地。

3.交流伺服电机驱动系统结构及原理

鉴于交流伺服电机驱动折页机刀头所带来的优异性能，长沙奥托机械股份有限公司自主开发了交流伺服电机驱动式电控刀头驱动系统，整个系统框图见图1，驱动系统实物如图2～4所示。驱动控制板发出控制驱动信号，主要包括使能信号和脉冲驱动信号，伺服电机根据MCU驱动控制板发出的脉冲个数运转指定角度。伺服电机运转一周所需的脉冲个数可以通过伺服驱动器的参数设置。发出脉冲的频率，可以决定伺服电机的运转的速度。伺服驱动器通过电机电缆将控制脉冲转化为实际的驱动电机电能，将电能输送给伺服电机，反馈编码电缆线用于传送电机运转的反馈信号，从而达到每个脉冲位置的精确控制。伺服电机的尾部安装有编码器，用于伺服电机位置的精准检测。当伺服驱动系统出现故障时，会将回授信号传递给MCU驱动控制板，MCU驱动控制板进行必要的逻辑判断后，会采取相应的处理措施，因而可以确保整个控制系统故障的可预测性及可控性，避免意想不到的情况发生。长沙奥托在实际应用时，采用的是日本松下的伺服驱动器和伺服电机，MCU驱动控制板和驱动程序完全自主开发，让整个控制系统的衔接更灵活，降低了系统成本。完全掌握的伺服驱动核心技术，为伺服控制在其他产品中的推广应用奠定了基础。

4.交流伺服电机在折页机中的实际应用

长沙奥托生产的折页机电控刀升级为伺服电机驱动系统后，提升了机器的工艺技术水平，提高了系统可靠性，简化了电控头的控制。伺服电机的良好性能、电控刀头下刀动作在软件上的独特构思处理，带来刀头运转的平和舒缓，减少了机械冲击和磨损，将电控刀头的故障率降低到极低的水平。当出现故障情况时，主循环程序会进行处理，程序会根据伺服故障编号采取必要的处理措施。当出现严重故障时，伺服驱动系统及整个折页机都将停止运行，从而防止对机器的损害，延长机器的使用寿命，满足了客户的需求，受到了客户一致好评。用交流伺服电机装置作为折页机电控刀头的驱动，对于促进机械领域机械自动化、智能化、网络化起到了很重要的推动作用。大力推广交流伺服电机的应用技术有利于提升我国的工业自动化水平，对于大幅节省人力、物力、财力具有极为现实的意义。