- [摘要] 本文介紹匯川IS500伺服和PLC在鋁電解電容釘卷設備上的成功應用和釘卷設備工藝要求。其中匯川伺服，完全滿足高速頻繁啟停的卷繞工藝，從設備生產效率、應用穩定性和電機發熱等諸多方面明顯優于國內其他品牌，可與目前市場上主流的日系伺服比拼。經測試，電機的發熱表現優于日系伺服的表現。配合我司PLC的高速掃描和多用戶中斷特色，實現了卷繞的高度一致性。
隨著近年來國際信息產業的飛速發展，PC產品和DVD視頻等AV產品在家庭中的普及，電源供應市場和主板的更新換代，并且隨著科學技術的發展，鋁電解電容器的應用領域也在不斷的拓寬，如在汽車電子行業的應用。可以預見，鋁電解電容器的生產在今后相當長的時間內不僅不會萎縮，而將具有更強的生命力和更廣闊的發展空間。
上世紀末，日本、臺灣、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國家和地區。由于成本的壓力和市場的變化，世界鋁電解電容器制造業以前所未有的速度向中國大陸轉移。中國大陸已成為全球電解電容設備制造和產品生產集中地。這將給中國電容器產業帶來了巨大市場機遇與挑戰。
1鋁電解電容設備行業介紹
全國有近六十家電解電容設備配套廠家，2000多電容器生產廠家。該行業延伸到鋰電池和LED電子設備，其中部分做電容設備的廠家也有從事鋰電池等設備生產。
該行業設備繁多，從電容的卷繞成型，到成品出貨，總結起來有近十種。具體有釘機、卷機、含浸機、組立機、套管機、測試機、剪腳機、編帶機等，截止至目前我司伺服、變頻器、PLC和HMI已經成功應用在釘卷機、含浸機、編帶機上，其中整個生產線對電氣要求最高的是釘卷機，以下本文重點介紹我司產品在釘卷機上的應用。
2釘卷機工藝介紹
早期釘和卷工藝獨立由兩種設備完成，隨著設備國產化進程，兩個動作合二唯一。目前2000型釘卷一體機工藝概率圖如下2-1，整機設備如下圖2-2。
第一部分釘機：給左右送進的正、負箔裝釘的輔機，裝釘工藝簡單，類似普通的送料沖床，其中拉料部分用步進電機完成定長拉料，然后中斷裝釘，機器如下圖2-3。
該處日后的產業升級，有以下兩個方面：
拉料步進控制使用伺服取代，實現與釘機高效配合的同步性；
目前被動放料盤，可能會用從動伺服取代，實現與拉料伺服的同步，這其中可能涉及到主從同步，恒張力，卷徑計算，PID控制等方面，目前匯川IS500伺服已經完成PID從動放料測試，使用的電子送經非標功能。
第二部分卷機：完成釘針工藝的鋁箔，通過傳動機構送到主機卷機。卷機由一臺1kW主伺服帶動凸輪機械結構和一臺400W從伺服帶動卷針，兩者相互配合，在主伺服設計的角度范圍內從伺服響應動作，完成生產。凸輪旋轉一圈的過程中，具體工藝拆分如下七個循環動作：
正常初卷完成的機停狀態，設置為0°參考基點，標配有一個近接開關；
上膠膠卷，速度較高，若釘卷小電容一般點膠水，中大電容均用膠帶，對工藝無影響；
膠卷后期切膠，即膠卷收尾，通過磁鐵傳動切膠（卷大電容，使用膠帶時會設計該動作）；
切膠后卷軸呈傾斜狀，為保證極腳豎直，切膠后設置一個復位動作，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，僅給啟動信號，判別成品率；
如此完成一個電解電容制作，下一環節是新的拉料，送鋁箔，觸發400W伺服初卷動作；
初卷完成時剪刀裁斷鋁帶，進入停機狀態，完成一個循環過程。
其中卷針完成復位后的初卷，要求中等速度，主伺服將正、負箔送過去，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，其中每個電容所需厚度、圈數由總卷完成；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箔剪斷。經過這幾道主要的工序，電容基本完成成型。機器如下圖2-4。
卷針細節機械部分，如圖2-5所示。
早期機械設置七個同軸凸輪來觸發驅動以上七個循環動作，1kW主伺服電機通過蝸輪蝸桿和多個同步帶輪傳動實現。1kW伺服驅動凸輪軸每旋轉一周，七個凸輪依次獲得信號一次，觸發完成工藝動作。此機械凸輪結構缺點：配合光電傳遞信號，和PLC時序，做機械響應次序動作的響應較慢，且機械安裝、日常調試及售后維護均較繁雜。
目前流行以PLC為主，單一近接作為初始參考點的機械結構。針對此行業具體工藝要求，實現對伺服運動的角度定位控制，來完成凸輪的時序控制，對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，實現了卷繞的高度一致性。從設備生產效率、應用穩定性和電機發熱等諸多方面,匯川IS500伺服明顯優于國內其他品牌，可與目前市場上主流的日系伺服比拼。
此外產量最大的釘卷機是2000型，由兩釘一卷三個相對獨立的機器組成，需要三臺PLC和兩臺伺服。其中釘機主要是24點的PLC，卷機PLC主要是40點、卷針伺服400W、主伺服1kW。而3000型機器，有單軸伺服配多軸步進的低端設備和獨立七軸伺服的高端設備，設備如下圖2-6。
值得一提的是各系列設備中多處配置的除塵抽風裝機，給生產車間指明發展方向——無塵生產，健康生產。
3 釘卷機電氣的要求
該設備對電氣控制的要求，隨著市場競爭的加劇，也在逐年換代提升。比如原小電容生產速度由70個/min提高到100個/min，如此就給邁入該行業提出了較高的門檻。
拆分每個電容制作，400W卷針伺服需要變速、停止每秒5次以上，卷針伺服加減速很頻繁，平均下來做一個電容，卷針伺服加減速7.5次以上。故對于400W的伺服要求較高。伺服除滿足此高速響應和穩定性外，該行業對伺服電機的壽命也是很大的考驗，主要故障源就在電機軸和編碼器。
截止目前，匯川IS500伺服已經成功批量應用于客戶端，電機測試磨損完全正常。另外與終端客戶的接觸中，了解到我們伺服的實際發熱穩定溫度不到40°。
此外對伺服的性能要求也較高：卷繞工藝中，從膠卷收尾，到卷針復位，再到卷針收回，均只有不到100ms的響應時間，伺服必須在這個時間內完成。同時電容卷繞生產需要電氣特性一致性，這個是最大的難點之一。匯川IS500伺服在該行業的應用中，發揮著出色的性能優勢。
4 匯川伺服IS500與業內主流PLC（H2U、三菱和西門子）配線
（1）I500與三菱和匯川主機脈沖口接線
備注：
①只需連接一路脈沖輸入回路，就OK，電機的正反轉通過參數修改；
②報警信號根據客戶應用選接（如需其他DIDO配線，參考《IS500伺服驅動器用戶手冊》-V1.0-Page79頁位置控制模式接線圖）；
③伺服的開機使能通過參數設置。
（2） IS500與三菱定位模塊脈沖口接線
(3)IS500與西門子S7-200（會選配一個接報警信號的拓展模）接線
5 采用匯川系統解決方案優點
- 我司PLC高速掃描時間和多用戶中斷，配合快速響應性能的伺服，很好滿足行業需求，性價比高，做到控制效果好成本低；
- 提供全套產品的打包解決方案，系統配合更緊密，可靠性高；
- 了解行業工藝需求，對打包客戶，能做到服務更加專業與高效；
- 匯川做為本土上市公司，能為客戶提供持續不斷的產品改進、方案優化和客戶新設備個性化的需求。
