圖1  西門子Sinamics S120驅動模塊動態控制著復雜的運動

裁剪出最好的板材——從字面意義上來講，它表達了自動化剪板機研發者的內心愿望。研發出來的偏心式剪板機由兩臺伺服電動機驅動，從而可以變量調節裁板刀具的運動過程。

誰想銷售現成的機床設備，誰就必須接受機床設備所包括的一切，包括所具有的功能。Hagen市的精密板材技術公司（HFS）則希望為用戶提供更多，因此他們決定利用不同機床零部件供應商提供的零部件研發生產一種準確滿足用戶特殊要求的剪板機。

提高生產靈活性

為了鞏固和加強靈活地為用戶提高服務的性能，HFS公司不斷向機床設備投資，增加自己的生產能力和生產靈活性。例如，他們考慮到今后會有更多的高強度鋼板和超高強度鋼板的需求，例如汽車工業對這類鋼板的需求，就投資購置了新的設備。目的是：把板材生產的技術水平和生產過程的可靠性提高到符合未來發展要求的水平，同時也能夠實現很好的經濟效益。

為了能夠在精確、具有很高重復精度的情況下完成不同寬度、長度和厚度的板材裁剪，必須要有非常靈活和快速的剪板機。這一剪板機應安裝在高速、高性能矯正機之后，矯正機是由高動態性能卷材進給送料裝置上料的。裁剪出來的鐵板應快速、整齊地疊放在一起，做好供貨運輸準備，及時運出。在理想情況下，所有這一切都應該是自動化的，只需按一下按鍵就可以改變板材裁剪的尺寸規格和形狀了。

Hagen市周圍的許多中小型企業都參與了精軋板材專業生產廠新設備的研發；Huttenlocher & Sch?fer公司（HSK）的剪板機技術得到了好評，使用的控制系統和驅動技術系統是西門子的產品。

高性能矯正機的速度決定了整個板材生產線的生產速度，是整個板材生產線的龍頭。除此以外，對剪板生產線的生產效率有重要影響的是板材在壓板下精確定位的速度、壓緊速度、裁板速度和隨后的運出疊放速度。而這一切也都與板材坯料的長度有關：根據用戶的希望和要求，板材的長度在150～9000mm、寬度在400～2050mm、厚度在0.3～4mm之間。機床設計任務書中規定：長度公差為十分之幾毫米，整個寬度上的（長）方形偏差不得大于0.5mm。在保證剪板機達到所要求的靈活性方面，可以精確調節的伺服電動機驅動系統是非常合適的；因此，剪板機生產廠在合作伙伴的密切合作下，開發出了新一代伺服驅動的偏心式剪板機。

圖2  最新研發生產的Bi-Servo剪板機在整個機床的運動下實現了很短的裁剪加工循環

在一些具有技術可比性的壓力機制造中已經采用了伺服驅動技術，在剪板機制造中也可以應用。伺服驅動最大的優點是：剪板刀具的運動可以根據偏心軸的轉速變量化地調節，上料時間和下料時間的比例可以根據被裁剪的產品進行確定。這樣一來，通過驅動轉速的無級調節和匹配，即在裁刀切入時轉速較快、其余行程運動過程中轉速較低，一方面在板材寬度較小時可以連續裁剪，提高板材的裁剪數量；另一方面，又可以經濟地裁剪長度為9000mm的板材。當被裁剪的板材長度較大時，也就是板材毛坯輸送的行程較大時，則裁刀運動的行程也就相應地增大。

同步伺服電動機驅動著裁刀運動

為了能夠裁剪較軟、韌性較高的板材，HSK公司在裁刀左右兩側都安裝了西門子的1FT6型伺服同步電動機。這兩個伺服電動機根據轉矩和轉速調節的綜合作用，經滾珠絲杠驅動偏心軸。利用西門子Simatic Microbox 420-T、一種嵌入式自動化控制系統和西門子Simatic技術的微處理器S7 317 T 2 DP，對驅動裝置和裁刀的耦合運動進行計算和監控。這一結構緊湊、電路板式、無需通風散熱的嵌入式PC還能夠經集成的Profibus DP現場總線接口與西門子Sinamics S120下一級驅動組件建立起同步通信（圖1）。準確地說，它是與調節組件進行通信的；而各個調節組件是由模塊化的驅動組件構成的。通過專門的功率部件，即所謂單軸或者雙軸的電動機模塊，最終對伺服電動機供電；并將電動機制動時回收的能量饋送到兩個中間電路中。

新型Bi-Servo剪板機創新性的機械結構設計和驅動技術方案以及創新性的控制調節方案，縮短了板材裁剪過程的時間（圖2）。第一臺設備的使用效果非常理想，致使HFS公司在第一臺設備驗收時就決定：馬上應用原計劃稍后才考慮的下料清理設備，以解決成品件運輸造成的瓶頸。

減少維護保養工作量和成本

剪板機伺服驅動系統的另一個優點是簡化了機械結構；這樣一來，也就減少了生產過程中的維修工作量，從而也減少了維護保養的費用。對機械運動有利的伺服控制也對延長裁刀的使用壽命有著積極的影響。同時，它還能實現精密、自動化的裁剪縫隙的調整和設置。整個剪板生產線的調整也非常簡單、快捷，操作者只需輸入所加工板材的長度、寬度和厚度尺寸，西門子公司生產的大約50個驅動機構自動地控制著各個調整機構完成參數的匹配，到達合適的位置。

出于場地和費用的考慮，在上料工位和下料處，板材疊放裝置都由具有實時控制能力的嵌入式監控器Simatic Microbox PC 427B進行控制。矯正機和疊放叉車的運動由具有現場總線通信能力的Simatic控制器和工業以太網構成的整體系統進行控制。這樣，就可以由一個指揮員控制整個系統了。

在需要的時候，可以快速地得到配件支持和技術支持。在需要以最快的速度排除故障、解決問題的時候，可以利用通信處理器和Win CC軟件中的Smart Access登陸剪板機的控制系統，直達各個驅動裝置層次。