转换的因素

复杂的控制和动态凸轮在转换机器中提高速度和可用性。

切割，穿孔，瓦楞和包装。涂层和层压，折叠和压花。正在进行每天使用的许多产品和包装的操作是无数的，其中许多包括在单一的过程中包含描述：转换。它是否涉及将8英尺的纸板转换成纸箱，以保持屋顶的指甲或生产塑料薄膜以包装食物，转换在制造中起重要作用。随着转换的复杂性和速度越来越高，运动控制的作用对成功变得更为重要（见图1）。

转换需要各种各样的材料:纸的形式从薄纸到硬纸板，塑料片或薄膜，金属箔，甚至奇异的材料，如Gore-Tex或Tyvek。并不是所有的转换过程都会产生包装材料，但这两者是密不可分的。大多数包装过程需要转换步骤，例如，通过转换生产的产品，如厕纸，仍然需要包装。转换过程可以像生产一次性纸尿裤一样复杂，需要100多台轴轴机器，也可以像切割并将一卷8英尺长的纸卷重新卷成独立的复印纸一样简单。无论多么简单或复杂，应用程序仍然存在挑战，而运动控制可以克服这些挑战。

转换机器通常按顺序执行几个步骤（参见图2）。纸箱制造机，例如，可以放松一下纸张，打印徽标，将其切割为长度，通过模具切割过程，折断纸张建立折叠线，涂上胶水点，涂上胶带，涂上胶带，涂上胶带，涂上胶水点将其折叠以创建一个可以在不同的过程中使用的框。

随着技术的进步，不同转换，打印和包装操作之间的线路开始模糊。连接过程增加了显着的益处。例如，打印曾经是涉及展开，打印和倒带的单独操作。然后将得到的阀芯将其转移到不同的机器，在那里它将再次展开，处理和批量以供进一步使用。“如果您需要在其上打印出徽标的带有徽标的盒子，则用于与其他转换过程机器分开，”在Kollmorgen（瑞士Lausanne）的垂直市场经理Ash Vallampati，垂直市场经理Ash Vallampati说。“现在集成线条使其全部发生在一个过程中。”在快速序列中执行不同的进程消除了需要多次展开和倒带的需要。它消除了将材料从一个地方移动到另一个地方的需要，并且即时制造方法减少了库存中捆绑的资本量。

当然，没有什么是免费的。工程远远超出了简单的连接模块和添加一个舞者或张力控制系统，以保持网平稳移动。轴之间所需的同步水平大大提高。解决这个问题的一个常见方法是建立一个主轴，然后从轴或坐标，所有其他轴到主轴。主轴可以是实轴，也可以是虚轴。当结合齿轮传动算法和速度补偿技术，主从方法可以给大多数应用良好的结果。

动态控制
然而，单是链接轴并不能实现完全的性能和效率。必须有一个能够动态调整的控制系统。在过去，设计师为每台机器建立了一套离线的运动轮廓。在生产车间，机器操作员然后使用人机界面选择最适合工作的型材。今天，机器需要能够在飞行中适应。例如，系统仅仅识别注册标志是不够的。它需要能够读取参数，当它们超出指定范围时进行识别，然后进行调整。“注册并不考虑材料在机器中的位置，”兰德尔·鲍尔说Kollmorgen Inc.（喜欢杜Lac，Wi）。“超过360°的梯形轮廓可能是一个穿孔器的一次旋转的理想选择，但如果我在我的材料或过程问题上滑倒了，我需要从说，360°到358°。我必须动态调整我的个人资料，以便我继续进行准确的机器。“

让我们举几个例子。为了制作土豆芯片袋，机器搭配箔的印刷辊，以及配准标记，以指示每个袋子的开始。然后，它使用这些注册标记来识别密封网的位置并将其切成单个袋子。但是，如果代替名义重复长度为12英寸，注册标记会在11送出。这是每个包的四分之一误差，这可以很快导致徽标蠕动，并将大部分生产陷入拒绝。

显而易见的解决方案是为每一个穿过系统的袋子纠正四分之一英寸，但这并不像听起来那么容易。“如果我试图纠正四分之一英寸，这意味着我最好不要在我的饲料上有任何滑倒，我最好没有任何过程问题或合规问题，”鲍尔说。一个更好的解决方案将是一个可以动态补偿的智能控制器，而不是一个全面的修正。“控制系统应该能够看到实际的注册标记距离，并意识到它是11¾英寸。而不是12英寸。，根据新的值重新计算剖面，并更新注册参数，”Bauer说。“现在系统的下入深度为11¾英寸。几乎没有任何修正。它发生在幕后，把操作界面从等式中去掉。”

穿孔和切割到长度提高不同的同步问题。通常用于这些操作的旋转刀必须在移动的网上采用（参见图3）。结果，它们可能不会以90°角移动到腹板，但在88°处或者是87°以补偿。刀12英寸。在12英寸的圆周上切割目标。重复将与材料的速度同步，使得切割可以在飞行中进行。如果重复加倍到24英寸，那么怎么样？显而易见的解决方案，将刀的速度切成两半，仅仅会产生新的问题。“如果我用刀子半速去了一半的速度，我会扣上我身后的物质，我可能会撕掉我通过的材料，因为网络速度快两次，”鲍尔说。"You need to have a segment right before you bring knife and web into contact when the knife is at a constant surface speed matched to the web speed. That means I’ve basically got to speed up and slow down through the rest of the rotation of my knife.” Again, the application requires a controller capable of developing dynamic motion profiles, profiles that are not trapezoidal but third and fifth order polynomials.

它听起来很好，但执行这种方法需要带宽，这也被其他系统硬件消耗。例如，对于高速应用，设计人员越来越多地选择具有每次革命400万计数的分辨率的绝对编码器。要处理所有这些数据而不获得超支，更不用说运行动态凸轮所需的复杂算法，控制器需要32位或64位处理器。如果系统硬件可以响应命令，则存在平衡，但运动控制器或PLC的输出仅适用于命令。“We don’t typically see a machine that has a bandwidth of more than 100 Hz because the mechanical processes just can’t do it,” Bauer notes, “but in a control algorithm, you can typically see 4 kHz, which is normal in your PLC scan rate. With that, you’re looking at sampling your position loop every 250 µs, your velocity loop is probably down in the 100 to 120 µs range, your torque loops are probably down in the 60 µs range. 4 kHz gives you the bandwidth to handle it.”

随着每一个月的一个月，转换过程的过程会变得更复杂。最新一代的机器必须满足速度，效率和可用性的标准，即使十年前也无法想象的设计师。幸运的是，运动控制已经发展到匹配，提供精致的控制解决方案，使OEM机器建设者能够满足，甚至超过市场需求。

确认
谢谢去Jesse HensonBaldor.以供有用的背景讨论。