要設(shè)計(jì)一條用于卷繞設(shè)備的驅(qū)動(dòng)鏈，必須全方位入手。Lenze 告訴您：基于我們多年來(lái)豐富的實(shí)踐知識(shí)，我們 可以避免在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中犯那些代價(jià)高昂的錯(cuò)誤?；诖?，Lenze 為您設(shè)計(jì)了一款集成了我們多年來(lái)豐富實(shí) 踐經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)知識(shí)的驅(qū)動(dòng)選型軟件 DSD。我們通過(guò)本實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)報(bào)告向您闡述卷繞設(shè)備如何針對(duì)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(jiǎn)化后續(xù)的調(diào)試工作。

　　首先必須了解卷繞的工藝過(guò)程

　　卷繞驅(qū)動(dòng)用于在加工過(guò)程前后存儲(chǔ)連續(xù)物料。依據(jù)卷繞過(guò)程，這些驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)器位于卷軸中心;在 端面繞線機(jī)，該驅(qū)動(dòng)器位于周邊。用數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，卷起卷繞材料(一個(gè)卷軸)就是一個(gè)螺旋動(dòng)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(dòng)功率范圍為 0.1 kW 至 400 kW 。

　　通過(guò)DSD 控制選型

　　電機(jī)的規(guī)格由轉(zhuǎn)矩決定。對(duì)于中心繞線機(jī)，固定驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩所需的最大值會(huì)發(fā)生在卷軸直徑最大值并在達(dá)到此值 時(shí)速度處于最低點(diǎn)的時(shí)候。針對(duì)這些要求，運(yùn)行在弱磁范圍內(nèi)的異步電機(jī)優(yōu)勢(shì)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(dòng)系統(tǒng)，其單位額定值顯著大于實(shí)際卷繞過(guò)程的過(guò)程功率。盡管在卷繞過(guò)程中高速度和高 轉(zhuǎn)矩不會(huì)同時(shí)發(fā)生，但是該驅(qū)動(dòng)必須具備可應(yīng)對(duì)這二者同時(shí)發(fā)生這一情況的能力。這一聯(lián)合功率被稱作基礎(chǔ)過(guò) 程功率。含定義材料張力的中心卷繞機(jī)主要設(shè)計(jì)用于固定操作狀態(tài)。變頻器的動(dòng)態(tài)過(guò)電流儲(chǔ)量在多數(shù)情況下也 能夠讓處于緊急狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)器在期望時(shí)間內(nèi)快速減速。然而考慮到較高的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較短的制動(dòng)距離，選型過(guò) 程就必須要考慮制動(dòng)轉(zhuǎn)矩參數(shù)。在卷繞機(jī)間歇操作模式下，該動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩通常決定了選型過(guò)程。由于卷繞驅(qū) 動(dòng)的選型，正確驅(qū)動(dòng)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(duì)這一問(wèn)題， 我們已經(jīng)將所有這些相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用知識(shí)寫入 DSD中。這樣只需使用該軟件，就可以讓每個(gè)設(shè)備工程師能夠 輕松地處理選型過(guò)程并且在任何時(shí)候都能夠找到可行解決方案。除了物理驅(qū)動(dòng)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(gè)可選解決方案提供一些有價(jià)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(dòng) 速度為400m/min。張力要求最小直徑時(shí)為250N，最大直徑時(shí)為200N。

　　DSD會(huì)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(jì)工程師們可以選擇最簡(jiǎn)單高效的“開(kāi)環(huán)扭 矩張力控制模式”。依據(jù)該模式，DSD會(huì)進(jìn)行設(shè)備背景技術(shù)檢測(cè)，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(gè)過(guò)程描述，DSD使用這一過(guò) 程描述來(lái)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(huì)自動(dòng)包含在 計(jì)算中;這也是獲取最佳解決方案的一個(gè)小技巧。這種情況會(huì)產(chǎn)生一個(gè) 1.5kW的固定卷繞功率以及一個(gè)11kW 的基礎(chǔ)過(guò)程功率。在確定好驅(qū)動(dòng)軸電氣和機(jī)械設(shè)計(jì)以及該驅(qū)動(dòng)理念之后，再選擇最合適的電機(jī)。在這里還有另 一個(gè)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(chǎng)以便生成最小的驅(qū)動(dòng)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(dòng)器、編碼器、變頻器和可選的電氣制動(dòng) 電路。值得一提的是，DSD在線幫助還可以為最佳選型過(guò)程持續(xù)提供有價(jià)值的操作建議。

　　在我們的例子中，我們用異步技術(shù)計(jì)算生成了一個(gè) 4kW的能效電機(jī)(MH 系列)帶一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器、一個(gè) 45Nm的彈簧制動(dòng)器、一個(gè)i=3的齒形皮帶、一個(gè)伺服控制的5.5kW變頻器(9400 系列)和一個(gè)用于緊急停 止的120W制動(dòng)電阻。進(jìn)行好完整的選型后，DSD會(huì)以變量圖表、利用率和技術(shù)系數(shù)進(jìn)行一個(gè)綜合性的系統(tǒng) 分析。整個(gè)選型過(guò)程以及文檔生成只需大約 10-20分鐘，沒(méi)有比這個(gè)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(guò) 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(lái)并相互比較。這樣的話，您就可以評(píng)估不同驅(qū)動(dòng)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(cè)方案：應(yīng)用調(diào)諧器

　　一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的選型過(guò)程通常都使用一個(gè)參考方案和一個(gè)最壞情況的方案。在實(shí)際情況中，該設(shè)備會(huì)處理各種產(chǎn) 品以及公式。對(duì)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(guò)程后利用能選擇過(guò)程和運(yùn)動(dòng)變量并自動(dòng)計(jì)算成為備選方案的應(yīng)用調(diào)諧器來(lái)為設(shè)備提供支 持。所有相關(guān)結(jié)果的直接對(duì)比體現(xiàn)了過(guò)程側(cè)和驅(qū)動(dòng)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(píng)估能效

　　在過(guò)去這些年里，人們?cè)絹?lái)越重視能源消耗問(wèn)題及由此帶來(lái)的環(huán)境影響和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用透明性。Lenze倫茨在早期 就對(duì)該問(wèn)題做出了響應(yīng)：通過(guò) DSD中的“驅(qū)動(dòng)解決方案能效性能認(rèn)證”及其精心設(shè)計(jì)的相關(guān)功能為設(shè)備工程 設(shè)計(jì)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(tái)備好用于卷繞應(yīng)用輸入和所選的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這些最終會(huì)基于使用情況進(jìn)行鏡像處理。通過(guò)這種對(duì) 比操作，可評(píng)估相互之間不同的解決方案，并解答疑問(wèn)，例如“哪個(gè)電機(jī)能效等級(jí)最適合該應(yīng)用”、“哪個(gè)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(dòng)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生多少能量”、“投 資成本多高，會(huì)引起多少運(yùn)營(yíng)成本”、“多久能生成出一個(gè)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(jì)算多軸系統(tǒng)，選擇供電模塊并以 能效方式表達(dá)出來(lái)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(dòng)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(duì)工程鏈的能效

　　選好并優(yōu)化驅(qū)動(dòng)解決方案后，DSD會(huì)提供多連接點(diǎn)以執(zhí)行更多的工程設(shè)計(jì)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(jì)要求等等，從而提供所 有關(guān)乎價(jià)格的因素，并備好內(nèi)容可用性。所應(yīng)用的 CAD瀏覽器會(huì)為用戶立即展示驅(qū)動(dòng)選型的樣子并能為設(shè)計(jì) 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(jì)任務(wù)儲(chǔ)備信息，讓許多其它功能的實(shí)現(xiàn)成為可能。例如，即時(shí)提供大部分的重要調(diào)試數(shù)據(jù)。這個(gè)起始于 過(guò)程描述，包括已經(jīng)輸入的過(guò)程參數(shù)以及最小和最大的卷軸直徑、加速度時(shí)間和線性速度等等。但是計(jì)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(dòng)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(jiǎn)化工程設(shè)計(jì)過(guò)程，Lenze倫茨在整個(gè)工程設(shè)計(jì)過(guò)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(yè)面可以找到針對(duì)卷繞的機(jī)械過(guò)程描述。在調(diào)試階段，我們提供了針對(duì)卷繞的 FAST技術(shù)模塊。該模塊包含了針對(duì)卷繞過(guò)程的功能塊結(jié)構(gòu)和邏輯控制并可使用 DSD中的儲(chǔ)備信息進(jìn)行參數(shù)設(shè) 置等。這樣就加速并簡(jiǎn)化了設(shè)備的工程設(shè)計(jì)過(guò)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(jiǎn)易性而言，DSD簡(jiǎn)約而不簡(jiǎn)單。這款工程設(shè)計(jì)軟件的成功性還因?yàn)檫@個(gè)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(jì)，通過(guò)其數(shù)據(jù)準(zhǔn)備讓調(diào)試更快更簡(jiǎn)單。這使得 Lenze倫茨和機(jī)械工程師們之間的互 動(dòng)更為高效，同時(shí)也確保了最佳的設(shè)備工程設(shè)計(jì)結(jié)果，簡(jiǎn)化并高效地減少了設(shè)備的總成本，更快速地響應(yīng)市場(chǎng)。 值得一提是，DSD不僅僅能用于卷繞設(shè)備的工程設(shè)計(jì)，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(duì)驅(qū)動(dòng)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(dòng)鏈

　　o 通過(guò)設(shè)備描述(過(guò)程、動(dòng)作、環(huán)境)介入工程設(shè)計(jì)

　　o 支持計(jì)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(dòng)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(shí)及相關(guān)解決方案經(jīng)驗(yàn)

　　o 產(chǎn)品選擇和檢測(cè)具備目標(biāo)導(dǎo)向性 o 系統(tǒng)檢測(cè)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(jì)性與市場(chǎng)性

　　o 支持驅(qū)動(dòng)解決方案之間的對(duì)比和優(yōu)化

　　o 應(yīng)用調(diào)諧器：快速比對(duì)不同應(yīng)用參數(shù)的解決方案

　　o 能效性能認(rèn)證 - 驅(qū)動(dòng)解決方案：支持特定解決方案的計(jì)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(guó)際項(xiàng)目的處理(支持 13種語(yǔ)言，使用國(guó)際化單位)

（轉(zhuǎn)載）