• [摘要] 本文介紹匯川IS500伺服和PLC在鋁電解電容釘卷設(shè)備上的成功應(yīng)用和釘卷設(shè)備工藝要求。其中匯川伺服，完全滿足高速頻繁啟停的卷繞工藝，從設(shè)備生產(chǎn)效率、應(yīng)用穩(wěn)定性和電機(jī)發(fā)熱等諸多方面明顯優(yōu)于國內(nèi)其他品牌，可與目前市場上主流的日系伺服比拼。經(jīng)測試，電機(jī)的發(fā)熱表現(xiàn)優(yōu)于日系伺服的表現(xiàn)。配合我司PLC的高速掃描和多用戶中斷特色，實(shí)現(xiàn)了卷繞的高度一致性。

隨著近年來國際信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，PC產(chǎn)品和DVD視頻等AV產(chǎn)品在家庭中的普及，電源供應(yīng)市場和主板的更新?lián)Q代，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鋁電解電容器的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的拓寬，如在汽車電子行業(yè)的應(yīng)用?？梢灶A(yù)見，鋁電解電容器的生產(chǎn)在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)不僅不會(huì)萎縮，而將具有更強(qiáng)的生命力和更廣闊的發(fā)展空間。

上世紀(jì)末，日本、臺(tái)灣、韓國、新加坡、馬來西亞和中國是全球鋁電解電容器的主要生產(chǎn)國家和地區(qū)。由于成本的壓力和市場的變化，世界鋁電解電容器制造業(yè)以前所未有的速度向中國大陸轉(zhuǎn)移。中國大陸已成為全球電解電容設(shè)備制造和產(chǎn)品生產(chǎn)集中地。這將給中國電容器產(chǎn)業(yè)帶來了巨大市場機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

1鋁電解電容設(shè)備行業(yè)介紹

全國有近六十家電解電容設(shè)備配套廠家，2000多電容器生產(chǎn)廠家。該行業(yè)延伸到鋰電池和LED電子設(shè)備，其中部分做電容設(shè)備的廠家也有從事鋰電池等設(shè)備生產(chǎn)。

該行業(yè)設(shè)備繁多，從電容的卷繞成型，到成品出貨，總結(jié)起來有近十種。具體有釘機(jī)、卷機(jī)、含浸機(jī)、組立機(jī)、套管機(jī)、測試機(jī)、剪腳機(jī)、編帶機(jī)等，截止至目前我司伺服、變頻器、PLC和HMI已經(jīng)成功應(yīng)用在釘卷機(jī)、含浸機(jī)、編帶機(jī)上，其中整個(gè)生產(chǎn)線對(duì)電氣要求最高的是釘卷機(jī)，以下本文重點(diǎn)介紹我司產(chǎn)品在釘卷機(jī)上的應(yīng)用。

2釘卷機(jī)工藝介紹

早期釘和卷工藝獨(dú)立由兩種設(shè)備完成，隨著設(shè)備國產(chǎn)化進(jìn)程，兩個(gè)動(dòng)作合二唯一。目前2000型釘卷一體機(jī)工藝概率圖如下2-1，整機(jī)設(shè)備如下圖2-2。

第一部分釘機(jī)：給左右送進(jìn)的正、負(fù)箔裝釘?shù)妮o機(jī)，裝釘工藝簡單，類似普通的送料沖床，其中拉料部分用步進(jìn)電機(jī)完成定長拉料，然后中斷裝釘，機(jī)器如下圖2-3。

該處日后的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，有以下兩個(gè)方面：

拉料步進(jìn)控制使用伺服取代，實(shí)現(xiàn)與釘機(jī)高效配合的同步性；

目前被動(dòng)放料盤，可能會(huì)用從動(dòng)伺服取代，實(shí)現(xiàn)與拉料伺服的同步，這其中可能涉及到主從同步，恒張力，卷徑計(jì)算，PID控制等方面，目前匯川IS500伺服已經(jīng)完成PID從動(dòng)放料測試，使用的電子送經(jīng)非標(biāo)功能。

第二部分卷機(jī)：完成釘針工藝的鋁箔，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)送到主機(jī)卷機(jī)。卷機(jī)由一臺(tái)1kW主伺服帶動(dòng)凸輪機(jī)械結(jié)構(gòu)和一臺(tái)400W從伺服帶動(dòng)卷針，兩者相互配合，在主伺服設(shè)計(jì)的角度范圍內(nèi)從伺服響應(yīng)動(dòng)作，完成生產(chǎn)。凸輪旋轉(zhuǎn)一圈的過程中，具體工藝拆分如下七個(gè)循環(huán)動(dòng)作：

正常初卷完成的機(jī)停狀態(tài)，設(shè)置為0°參考基點(diǎn)，標(biāo)配有一個(gè)近接開關(guān)；

上膠膠卷，速度較高，若釘卷小電容一般點(diǎn)膠水，中大電容均用膠帶，對(duì)工藝無影響；

膠卷后期切膠，即膠卷收尾，通過磁鐵傳動(dòng)切膠（卷大電容，使用膠帶時(shí)會(huì)設(shè)計(jì)該動(dòng)作）；

切膠后卷軸呈傾斜狀，為保證極腳豎直，切膠后設(shè)置一個(gè)復(fù)位動(dòng)作，完成直腳功能；

然后是短路，通過夾刀短接，測定通否，此過程伺服不轉(zhuǎn)，僅給啟動(dòng)信號(hào)，判別成品率；

如此完成一個(gè)電解電容制作，下一環(huán)節(jié)是新的拉料，送鋁箔，觸發(fā)400W伺服初卷動(dòng)作；

初卷完成時(shí)剪刀裁斷鋁帶，進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)，完成一個(gè)循環(huán)過程。

其中卷針完成復(fù)位后的初卷，要求中等速度，主伺服將正、負(fù)箔送過去，在合適的卷針角度，從伺服開始卷入絕緣紙帶；而總卷要求高速度，其中每個(gè)電容所需厚度、圈數(shù)由總卷完成；此外最后的尾卷，要求低速度，以方便檢針光纖檢測到釘針并完成正負(fù)箔剪斷。經(jīng)過這幾道主要的工序，電容基本完成成型。機(jī)器如下圖2-4。

卷針細(xì)節(jié)機(jī)械部分，如圖2-5所示。

早期機(jī)械設(shè)置七個(gè)同軸凸輪來觸發(fā)驅(qū)動(dòng)以上七個(gè)循環(huán)動(dòng)作，1kW主伺服電機(jī)通過蝸輪蝸桿和多個(gè)同步帶輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)。1kW伺服驅(qū)動(dòng)凸輪軸每旋轉(zhuǎn)一周，七個(gè)凸輪依次獲得信號(hào)一次，觸發(fā)完成工藝動(dòng)作。此機(jī)械凸輪結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：配合光電傳遞信號(hào)，和PLC時(shí)序，做機(jī)械響應(yīng)次序動(dòng)作的響應(yīng)較慢，且機(jī)械安裝、日常調(diào)試及售后維護(hù)均較繁雜。

目前流行以PLC為主，單一近接作為初始參考點(diǎn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。針對(duì)此行業(yè)具體工藝要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服運(yùn)動(dòng)的角度定位控制，來完成凸輪的時(shí)序控制，對(duì)PLC的高速掃描和多用戶中斷需求較高。目前配合我司H2U PLC的高速掃描和多用戶中斷特色，匯川伺服完全滿足高速頻繁啟停的卷繞工藝，實(shí)現(xiàn)了卷繞的高度一致性。從設(shè)備生產(chǎn)效率、應(yīng)用穩(wěn)定性和電機(jī)發(fā)熱等諸多方面,匯川IS500伺服明顯優(yōu)于國內(nèi)其他品牌，可與目前市場上主流的日系伺服比拼。

此外產(chǎn)量最大的釘卷機(jī)是2000型，由兩釘一卷三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的機(jī)器組成，需要三臺(tái)PLC和兩臺(tái)伺服。其中釘機(jī)主要是24點(diǎn)的PLC，卷機(jī)PLC主要是40點(diǎn)、卷針?biāo)欧?00W、主伺服1kW。而3000型機(jī)器，有單軸伺服配多軸步進(jìn)的低端設(shè)備和獨(dú)立七軸伺服的高端設(shè)備，設(shè)備如下圖2-6。

值得一提的是各系列設(shè)備中多處配置的除塵抽風(fēng)裝機(jī)，給生產(chǎn)車間指明發(fā)展方向——無塵生產(chǎn)，健康生產(chǎn)。

3  釘卷機(jī)電氣的要求

該設(shè)備對(duì)電氣控制的要求，隨著市場競爭的加劇，也在逐年換代提升。比如原小電容生產(chǎn)速度由70個(gè)/min提高到100個(gè)/min，如此就給邁入該行業(yè)提出了較高的門檻。

拆分每個(gè)電容制作，400W卷針?biāo)欧枰兯?、停止每?次以上，卷針?biāo)欧訙p速很頻繁，平均下來做一個(gè)電容，卷針?biāo)欧訙p速7.5次以上。故對(duì)于400W的伺服要求較高。伺服除滿足此高速響應(yīng)和穩(wěn)定性外，該行業(yè)對(duì)伺服電機(jī)的壽命也是很大的考驗(yàn)，主要故障源就在電機(jī)軸和編碼器。

截止目前，匯川IS500伺服已經(jīng)成功批量應(yīng)用于客戶端，電機(jī)測試磨損完全正常。另外與終端客戶的接觸中，了解到我們伺服的實(shí)際發(fā)熱穩(wěn)定溫度不到40°。

此外對(duì)伺服的性能要求也較高：卷繞工藝中，從膠卷收尾，到卷針復(fù)位，再到卷針收回，均只有不到100ms的響應(yīng)時(shí)間，伺服必須在這個(gè)時(shí)間內(nèi)完成。同時(shí)電容卷繞生產(chǎn)需要電氣特性一致性，這個(gè)是最大的難點(diǎn)之一。匯川IS500伺服在該行業(yè)的應(yīng)用中，發(fā)揮著出色的性能優(yōu)勢。

4  匯川伺服IS500與業(yè)內(nèi)主流PLC（H2U、三菱和西門子）配線

（1）I500與三菱和匯川主機(jī)脈沖口接線

        備注：

①只需連接一路脈沖輸入回路，就OK，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)通過參數(shù)修改；

②報(bào)警信號(hào)根據(jù)客戶應(yīng)用選接（如需其他DIDO配線，參考《IS500伺服驅(qū)動(dòng)器用戶手冊》-V1.0-Page79頁位置控制模式接線圖）；

③伺服的開機(jī)使能通過參數(shù)設(shè)置。

（2） IS500與三菱定位模塊脈沖口接線

  (3)IS500與西門子S7-200（會(huì)選配一個(gè)接報(bào)警信號(hào)的拓展模）接線

5  采用匯川系統(tǒng)解決方案優(yōu)點(diǎn)

• 我司PLC高速掃描時(shí)間和多用戶中斷，配合快速響應(yīng)性能的伺服，很好滿足行業(yè)需求，性價(jià)比高，做到控制效果好成本低；
• 提供全套產(chǎn)品的打包解決方案，系統(tǒng)配合更緊密，可靠性高；
• 了解行業(yè)工藝需求，對(duì)打包客戶，能做到服務(wù)更加專業(yè)與高效；
• 匯川做為本土上市公司，能為客戶提供持續(xù)不斷的產(chǎn)品改進(jìn)、方案優(yōu)化和客戶新設(shè)備個(gè)性化的需求。