要設(shè)計一條用于卷繞設(shè)備的驅(qū)動鏈，必須全方位入手。Lenze 告訴您：基于我們多年來豐富的實(shí)踐知識，我們 可以避免在工程設(shè)計過程中犯那些代價高昂的錯誤。基于此，Lenze 為您設(shè)計了一款集成了我們多年來豐富實(shí) 踐經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)知識的驅(qū)動選型軟件 DSD。我們通過本實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)報告向您闡述卷繞設(shè)備如何針對不同卷繞材料進(jìn) 行便捷的選型，并介紹如何利用規(guī)劃數(shù)據(jù)簡化后續(xù)的調(diào)試工作。
首先必須了解卷繞的工藝過程
卷繞驅(qū)動用于在加工過程前后存儲連續(xù)物料。依據(jù)卷繞過程，這些驅(qū)動主要以準(zhǔn)靜態(tài)方式操作。以同步方式操 作的卷繞驅(qū)動可以用于，如間歇性操作設(shè)備(沖壓機(jī)、切割單元...)。即將被卷繞的材料類型和外形范圍非常 廣。它們可以是平的(紙張、塑料、金屬箔、織布、網(wǎng)狀織物或織物板等等)或者圓的(絲、繩子、紗、線)。 依據(jù)材料和設(shè)備類型，平的材料采用中心繞線機(jī)或端面繞線機(jī)。在中心繞線機(jī)中，該驅(qū)動器位于卷軸中心;在 端面繞線機(jī)，該驅(qū)動器位于周邊。用數(shù)學(xué)術(shù)語來說，卷起卷繞材料(一個卷軸)就是一個螺旋動作，在平的材 料網(wǎng)中，是一層卷一層;在圓材料中，則是每層相互緊鄰然后疊加卷繞的。卷繞材料以定義好的可變或固定張 力進(jìn)行卷繞而生產(chǎn)速度則根據(jù)材料質(zhì)量和當(dāng)前直徑而定。依據(jù)產(chǎn)品，卷繞系統(tǒng)的張力范圍十分廣泛，從大約 0.5 N 到 30,000 N。生產(chǎn)速度范圍也很廣，從大約 5 到 2,000 m/min。驅(qū)動功率范圍為 0.1 kW 至 400 kW 。
通過DSD 控制選型
電機(jī)的規(guī)格由轉(zhuǎn)矩決定。對于中心繞線機(jī)，固定驅(qū)動轉(zhuǎn)矩所需的最大值會發(fā)生在卷軸直徑最大值并在達(dá)到此值 時速度處于最低點(diǎn)的時候。針對這些要求，運(yùn)行在弱磁范圍內(nèi)的異步電機(jī)優(yōu)勢尤其明顯。中心繞線機(jī)要安裝的 由張力速度生成的驅(qū)動系統(tǒng)，其單位額定值顯著大于實(shí)際卷繞過程的過程功率。盡管在卷繞過程中高速度和高 轉(zhuǎn)矩不會同時發(fā)生，但是該驅(qū)動必須具備可應(yīng)對這二者同時發(fā)生這一情況的能力。這一聯(lián)合功率被稱作基礎(chǔ)過 程功率。含定義材料張力的中心卷繞機(jī)主要設(shè)計用于固定操作狀態(tài)。變頻器的動態(tài)過電流儲量在多數(shù)情況下也 能夠讓處于緊急狀態(tài)的驅(qū)動器在期望時間內(nèi)快速減速。然而考慮到較高的轉(zhuǎn)動慣量和較短的制動距離，選型過 程就必須要考慮制動轉(zhuǎn)矩參數(shù)。在卷繞機(jī)間歇操作模式下，該動態(tài)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩通常決定了選型過程。由于卷繞驅(qū) 動的選型，正確驅(qū)動元件的相應(yīng)選擇，卷繞機(jī)和電機(jī)控制步驟都很復(fù)雜并且需要大量的經(jīng)驗(yàn)，針對這一問題， 我們已經(jīng)將所有這些相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用知識寫入 DSD中。這樣只需使用該軟件，就可以讓每個設(shè)備工程師能夠 輕松地處理選型過程并且在任何時候都能夠找到可行解決方案。除了物理驅(qū)動選型和產(chǎn)品配置處，我們?nèi)碌?“DSD卷繞技術(shù)助手”還能幫您檢查是否超出系統(tǒng)限制值并為多個可選解決方案提供一些有價值的建議。
印刷機(jī)中心收卷的樣機(jī)選型
這一任務(wù)就是將80g/mm2 基礎(chǔ)重量的紙卷繞至尺寸為 80mm 至800mm 的管上。該印刷設(shè)備上的紙張移動 速度為400m/min。張力要求最小直徑時為250N，最大直徑時為200N。
DSD會一步一步引導(dǎo)用戶進(jìn)行所需的所有選型步驟。首先，工程設(shè)計工程師們可以選擇最簡單高效的“開環(huán)扭 矩張力控制模式”。依據(jù)該模式，DSD會進(jìn)行設(shè)備背景技術(shù)檢測，隨后輸入卷軸的尺寸和材料、張力、速度以 及加速度數(shù)據(jù)、靜止相數(shù)以及設(shè)備能效值。輸完主要數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)即完成了整個過程描述，DSD使用這一過 程描述來確認(rèn)該卷軸的相關(guān)具體要求(轉(zhuǎn)矩、速度以及功率)。此外，在加速度階段修改的直徑會自動包含在 計算中;這也是獲取最佳解決方案的一個小技巧。這種情況會產(chǎn)生一個 1.5kW的固定卷繞功率以及一個11kW 的基礎(chǔ)過程功率。在確定好驅(qū)動軸電氣和機(jī)械設(shè)計以及該驅(qū)動理念之后，再選擇最合適的電機(jī)。在這里還有另 一個小技巧：在該關(guān)鍵性的選型步驟中，可以在 DSD 中交互式地調(diào)節(jié)弱磁場以便生成最小的驅(qū)動系統(tǒng)功率。 所有操作都可使用轉(zhuǎn)矩-速度特征曲線進(jìn)行。這樣就選好了減速機(jī)、制動器、編碼器、變頻器和可選的電氣制動 電路。值得一提的是，DSD在線幫助還可以為最佳選型過程持續(xù)提供有價值的操作建議。
在我們的例子中，我們用異步技術(shù)計算生成了一個 4kW的能效電機(jī)(MH 系列)帶一個旋轉(zhuǎn)編碼器、一個 45Nm的彈簧制動器、一個i=3的齒形皮帶、一個伺服控制的5.5kW變頻器(9400 系列)和一個用于緊急停 止的120W制動電阻。進(jìn)行好完整的選型后，DSD會以變量圖表、利用率和技術(shù)系數(shù)進(jìn)行一個綜合性的系統(tǒng) 分析。整個選型過程以及文檔生成只需大約 10-20分鐘，沒有比這個更快速、更便捷的方法了!我們還建議您 考慮不同的解決方案。這些數(shù)據(jù)可以通過 DSD快速生成。DSD可以幫您以緊湊的格式將這些解決方案一一列 舉出來并相互比較。這樣的話，您就可以評估不同驅(qū)動理念和產(chǎn)品的利弊，也可以有確定適合解決方案的清晰 依據(jù)了。
檢測方案：應(yīng)用調(diào)諧器
一個驅(qū)動器的選型過程通常都使用一個參考方案和一個最壞情況的方案。在實(shí)際情況中，該設(shè)備會處理各種產(chǎn) 品以及公式。對于卷繞設(shè)備，不同厚度的材料卷繞速度也不同。為了確保該卷繞設(shè)備也能使用該操作方案，在 已經(jīng)執(zhí)行了主要選型過程后利用能選擇過程和運(yùn)動變量并自動計算成為備選方案的應(yīng)用調(diào)諧器來為設(shè)備提供支 持。所有相關(guān)結(jié)果的直接對比體現(xiàn)了過程側(cè)和驅(qū)動側(cè)的更改。這樣的話，您就能夠立即建立起有關(guān)利用率、限 值范圍或能效平衡的清晰概念了。
評估能效
在過去這些年里，人們越來越重視能源消耗問題及由此帶來的環(huán)境影響和運(yùn)營費(fèi)用透明性。Lenze倫茨在早期 就對該問題做出了響應(yīng)：通過 DSD中的“驅(qū)動解決方案能效性能認(rèn)證”及其精心設(shè)計的相關(guān)功能為設(shè)備工程 設(shè)計提供專業(yè)支持。這就意味著一旦確定了能效要求、能效成本、CO2排放以及優(yōu)化潛力，并以圖形化的方式 為用戶在后臺備好用于卷繞應(yīng)用輸入和所選的驅(qū)動系統(tǒng)，這些最終會基于使用情況進(jìn)行鏡像處理。通過這種對 比操作，可評估相互之間不同的解決方案，并解答疑問，例如“哪個電機(jī)能效等級最適合該應(yīng)用”、“哪個減 速機(jī)類型能實(shí)現(xiàn)損耗最小化”、“是什么影響了能效平衡中的加速度”、“制動過程會產(chǎn)生多少能量”、“投 資成本多高，會引起多少運(yùn)營成本”、“多久能生成出一個特定的解決方案”等等。
尤其是卷繞應(yīng)用為能效優(yōu)化解決方案提供了巨大的潛能。像這樣，特別是，計算多軸系統(tǒng)，選擇供電模塊并以 能效方式表達(dá)出來等操作均可在 DSD中完成。這樣就可以在設(shè)備相互連接的其他驅(qū)動軸中利用退卷的再生能 原。主要負(fù)載減少到最小而能效增加到最大。
針對工程鏈的能效
選好并優(yōu)化驅(qū)動解決方案后，DSD會提供多連接點(diǎn)以執(zhí)行更多的工程設(shè)計工作。例如，DSD可定義多種產(chǎn)品 特征，如減速電機(jī)的顏色、法蘭和端子盒的位置、插頭、附件、傳感器及其他特殊設(shè)計要求等等，從而提供所 有關(guān)乎價格的因素，并備好內(nèi)容可用性。所應(yīng)用的 CAD瀏覽器會為用戶立即展示驅(qū)動選型的樣子并能為設(shè)計 工程師提供不同格式的CAD數(shù)據(jù)。用戶還可以在自己的 CAD中查看設(shè)備結(jié)構(gòu)中減速電機(jī)和變頻器的機(jī)械整合 性是否正確。在這里，不同范圍和布局下的特定協(xié)議是重點(diǎn)。它們不僅用于記錄解決方案而且還為更多其他工 程設(shè)計任務(wù)儲備信息，讓許多其它功能的實(shí)現(xiàn)成為可能。例如，即時提供大部分的重要調(diào)試數(shù)據(jù)。這個起始于 過程描述，包括已經(jīng)輸入的過程參數(shù)以及最小和最大的卷軸直徑、加速度時間和線性速度等等。但是計算好的 參數(shù)也有用，如，可以用于轉(zhuǎn)矩前饋控制的總轉(zhuǎn)動慣量;這就提供了更好的穩(wěn)定性和更精確的控制響應(yīng)。此外， 充分了解所選的產(chǎn)品還有利于調(diào)試的順利完成。
為了能簡化工程設(shè)計過程，Lenze倫茨在整個工程設(shè)計過程中始終提供標(biāo)準(zhǔn)的、機(jī)電一體化的模塊(只需要進(jìn) 行參數(shù)設(shè)置)。在DSD規(guī)劃頁面可以找到針對卷繞的機(jī)械過程描述。在調(diào)試階段，我們提供了針對卷繞的 FAST技術(shù)模塊。該模塊包含了針對卷繞過程的功能塊結(jié)構(gòu)和邏輯控制并可使用 DSD中的儲備信息進(jìn)行參數(shù)設(shè) 置等。這樣就加速并簡化了設(shè)備的工程設(shè)計過程并為其專注自己的需求提供了更大的空間。
就產(chǎn)品自身的簡易性而言，DSD簡約而不簡單。這款工程設(shè)計軟件的成功性還因?yàn)檫@個產(chǎn)品的所有功能和工作 流程均根據(jù)規(guī)劃任務(wù)而設(shè)計，通過其數(shù)據(jù)準(zhǔn)備讓調(diào)試更快更簡單。這使得 Lenze倫茨和機(jī)械工程師們之間的互 動更為高效，同時也確保了最佳的設(shè)備工程設(shè)計結(jié)果，簡化并高效地減少了設(shè)備的總成本，更快速地響應(yīng)市場。 值得一提是，DSD不僅僅能用于卷繞設(shè)備的工程設(shè)計，還可應(yīng)用到其他幾乎所有類型的設(shè)備中去。
DSD選型軟件提供如下功能:
o 提供應(yīng)對驅(qū)動選型任務(wù)的最佳支持
o 從機(jī)電一體化系統(tǒng)角度規(guī)劃驅(qū)動鏈
o 通過設(shè)備描述(過程、動作、環(huán)境)介入工程設(shè)計
o 支持計算物理性要求、利用率和性能數(shù)值
o 創(chuàng)建各自所需的驅(qū)動結(jié)構(gòu)
o 充分集成Lenze多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)知識及相關(guān)解決方案經(jīng)驗(yàn)
o 產(chǎn)品選擇和檢測具備目標(biāo)導(dǎo)向性 o 系統(tǒng)檢測技術(shù)可行性以及最佳解決方案
o 產(chǎn)品配置確保解決方案具備可設(shè)計性與市場性
o 支持驅(qū)動解決方案之間的對比和優(yōu)化
o 應(yīng)用調(diào)諧器：快速比對不同應(yīng)用參數(shù)的解決方案
o 能效性能認(rèn)證 - 驅(qū)動解決方案：支持特定解決方案的計算
o 提供解決方案及相關(guān)文檔(選型記錄、物料單等)
o 生成所選產(chǎn)品的CAD數(shù)據(jù)
o 支持國際項(xiàng)目的處理(支持 13種語言，使用國際化單位)
（轉(zhuǎn)載）
