一、概述

　　我國的瓦楞紙箱包裝行業是一個“朝陽行業”，瓦楞紙板生產線作為生產紙板的流水線，其制造工藝及技術水平近年來得到較大的發展，尤其是生產線上的關鍵設備——電腦橫切機控制系統更是得益于計算機技術及驅動技術的飛速發展，在技術水平上得到了較大的提高，其中交流伺服驅動技術的應用就是一個明顯的例證。

　　北京華維宇科技有限公司本著高技術、高起點的設計理念，利用國外先進的包裝機械自動化控制平臺，率先采用進口德國交流全數字式伺服驅動技術，開發出AHCS(原LTHS一2000／2010型)系列瓦楞紙板橫切機電腦控制系統；歷經4年，該產品遍及全國各地，得到了廣大用戶的一致好評，比市場上同類產品具備更優秀的性能。

　　為了更清楚的闡述這一先進驅動技術在橫切機上的應用，現將目前國內橫切機驅動的現狀做相關技術上的分類。

　　二、電腦橫切機驅動的現狀分類

　　1．橫切機驅動系統的分類圖

　　2．由上圖可知根據控制方式的不同橫切機驅動系統分為以下四類

　　直流調速：國內早期配套的驅動系統以直流調速為主，特點是價格較低，但缺點是其能提供的靜扭矩(低速斷紙需要較大的靜扭矩)較小，配置的直流調速驅動電機需要具有較大直流調速功率。

　　直流伺服：特點是提供的扭矩大，但是和交流伺服比較其響應慢、性價比不好，目前直流伺服配套的不多。

　　交流變頻調速：主要用于低端瓦楞紙板生產線的改造(變頻器比伺服控制器價格低很多)，用變頻器作為電腦橫切機的主控制器只能實現一個“速度環”而不能實現“速度環”和“位置環”兩環控制，所以采用交流變頻調速控制的橫切機的橫切精度只能靠每次剪切的過程完全一致來保證(即生產過程中像紙板傳送速度等參數不能有任何變化，否則剪切精度無法保證)。

　　交流伺服：根據使用的電機可分為同步式交流伺服和異步式交流伺服：

　　①同步式交流伺服：對電機要求高、對伺服單元要求低，特點是過載能力強但是電機的價格高且慣量越大要求電機的功率就越大；

　　②異步式交流伺服：對伺服單元要求高，當要求慣量越大的時候其性價比就越好。

　　目前由于交流伺服驅動技術的完全成熟，采用交流伺服系統作為橫切機驅動已成為主導潮流，本文將從以下幾個方面詳細闡述交流伺服驅動究竟能給橫切機帶來哪些好處。

　　三、交流伺服驅動的優勢

　　1．性能穩定，節能省電。價格適中

　　目前我國各大包裝機械廠生產的電腦橫切機的機械結構基本是上世紀70年代末引進定型的，機械設計受當時電氣驅動技術和伺服控制技術不發達(尤其是能提供較大扭矩的大慣量伺服裝置技術不成熟且價格昂貴)的制約，致使各大包裝機械廠生產的電腦橫切機采用直流調速驅動裝置，直流調速驅動裝置的特點是技術比較成熟、價格較低，但缺點是其能提供的靜扭矩(低速斷紙需要較大的靜扭矩)較小，這就使得橫切機需要配置具有較大直流調速功率的直流調速電機驅動(一個1．6m幅寬的橫切機有用37kw直流調速電機驅動的情況)，以獲取較大的機械慣量“斷紙”，這樣一來整套設備配置的電機功率明顯偏大，從而造成能源極大浪費和增加生產使用成本。

　　此外早期的直流驅動裝置一般為模擬式，集成度低，可靠性、穩定性均受到一定的影響，目前國外發達國家推出的已在國內其他行業普及的集成度高、全數字式直流調速裝置還未見到在使用直流調速技術的橫切機上使用。

　　針對以上狀況，近年來發展迅猛的交流伺服驅動技術在橫切機上的應用，成為這個領域的一大亮點：

　　交流伺服技術目前已十分成熟，優秀的控制器均從國外進口，基本為全數字式，集成度高，體積小，調試、控制全部參數化，性能穩定可靠。

　　交流伺服驅動器及電機，功率越大，功率／價格比越低。這一點在交流異步伺服控制上尤為明顯(這種控制技術僅需三相異步電動機作為它的驅動電機，卻能達到加工中心對驅動的要求)，給生產廠家及直接用戶帶來了較大的實惠。

　　交流伺服驅動具有強大的扭矩，在靜扭矩或過載扭矩方面尤其強項，它不靠慣量斷紙，而是靠扭矩斷紙，通俗一點說，與同樣功率的直流調速或交流變頻調速裝置相比，它的“勁”更大；所以面對同樣慣量的橫切機所需交流伺服驅動的功率也小得多。例如：一臺用于中速線(150m／min以下)的2．Om幅寬的橫切機，15kw的交流伺服電機就可勝任，與直流調速相比大大節約了裝機容量和運行能耗，給直接用戶帶來了實實在在的實惠。

　　2．響應迅速。控制精確

　　從技術類型上說，電腦橫切屬于隨動控制技術的應用，由于一般紙板的生產速度不受橫切機電腦控制，所以要求橫切機控制系統具有較高的響應靈敏度和跟隨精度，而交流伺服系統在上述四種驅動類型中，響應速度最快，特別是將位置環控制技術引入切割控制后，其跟隨精度得到了大幅度的提高。這主要因為，調速裝置(不管是直流調速還是交流變頻調速)在原理上屬于單環控制，即只有一個速度環，切刀的位置控制依靠外部開關量信號或編碼器的特征信號決定，見圖2；而伺服系統一般為兩環控制，即速度環和位置環；切刀的位置控制由位置環決定，它使切刀的速度和位置與紙板線測量的走紙速度和長度(依靠測紙輪上的編碼器完成)更為緊密地聯系在一起，從而實現了更精確的控制。圖3是我公司交流伺服用于橫切機控制的環路示意圖；從圖3可以看出，采用交流伺服作為驅動的控制系統，多了一個位置比較與控制環節，使切刀的控制與測紙反饋在位置環的層次上結合起來。

　　綜上所述，一個控制系統控制性能的好壞，并不完全取決于驅動裝置的性質，還跟設計者采用什么樣的控制方案有關。例如，同樣是伺服控制器，如果采用圖2的控制方案只是；睜調速器換成了伺服單元，那么跟隨靈敏度、控制精度也只能得到有限的改善，只有采用了圖3的控制方案才可能使控制的品質得到較大幅度的提高。

　　3．減少維護,提高工效

　　北京華維宇科技有限公司為用戶配套4年來的經驗表明，所采用的高性能交流伺服單元，由于是全數字式的，所以工作狀態非常穩定，不會因為環境溫度、濕度的變化而發生性能的改變(或工作點漂移)。因而自安裝調試完成起，基本不需要調整，“表現”始終如一。另外，交流伺服電機比起直流電機來，沒有如碳刷等摩擦部件，不需要定期清理積碳，基本上是免維護的；這些優點帶給直接用戶的就是設備利用率的提高。

　　四、交流伺服驅動應用于橫切控制的現存問題

　　上面闡述了交流伺服驅動技術應用于橫切控制的優勢，這些優勢已經在這幾年的實際應用中表現得淋漓盡致。但不能不遺憾得指出，在與先進的交流伺服驅動配合方面，我國目前大多數的橫切機機械部分還相對落后，主要表現在其機械慣量太大，使交流伺服系統在功率選擇方面，遷就機械現狀，從而限制了技術優勢的發揮。