時(shí)間:2012-11-13 16:41:57來源:王玉玨
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)
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