印刷新探索——全伺服电子轴涂布方案首发

涂布机  

涂布机主要用于薄膜、纸张等的表面涂布工艺生产，将成卷的基材涂上一层特定功能的胶、涂料或油墨等，烘干后裁切成片或收卷。

传统涂布以纸、织物、金属及塑料薄膜涂布的加热固化为主，生产如胶带、标签、保护膜等的胶粘制品及各种包装材料。

随着材料科学的迅猛发展，涂布技术的领域扩展到使用UV（紫外光）、EB（电子光束）固化涂布技术的光学涂布，广泛应用于柔性印刷电路板、半导体、液晶显示、触摸屏、太阳能电池等新能源制造、智慧显示、环保等各种高科技领域。

精密电子和新能源产业的快速崛起，涂布设备和技术不断发展、重组，以满足现代新技术领域日益增长的需求。

随着产品质量和标准的不断提高，如印刷电路板（PCB）、光学膜、新能源离子膜、烟包膜等更是要求零缺陷，而传统机械轴变频控制方案面临能耗高、变频控制精度差、张力波动大、速度低、换卷废料多等瓶颈，如何实现高稳定和高精度成为行业面临的重大难题。

随着材料厚度的降低及宽幅的增加，涂布设备的要求越来越高，其中张力控制精度是影响涂布稳定性和均匀度的关键，在牵引、收放卷、涂布辊、压辊等工位使用伺服系统可以满足高精度和高响应性的要求。同时随着节能降耗要求的日益提升，大功率风机永磁或伺服化的趋势也日渐明显。

汇川技术通过在印刷包装各类卷材控制上的多年积累，在100多轴的张力控制中可实现±5丝甚至更高的对位精度，材料线速度最高可达500m/min。

除了基于丰富的行业应用功能块以外，关键工位直连驱动、高速ETHERCAT总线、共直流母线驱控、物联网远程运维调试也功不可没，汇川根据涂布设备特性开发的直驱电机可以直接和涂布辊连接，节省减速机的同时避免加减速过程中因背隙产生的机械误差，大大提升涂覆材料的均匀性及厚度一致性。

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各级张力控制精度

宽幅的膜材一致性差，由此引来的打皱、暗痕等问题，除了通过烘箱等设备机械部分优化设计，宽幅材料张力的波动也直接影响材料表面涂布的均匀性与成品卷材的平整性；

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涂布方式

涂布加工工艺的核心，需要根据产品特性选择最佳方法；

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烘箱温度控制

烘干的过程影响涂布液的干燥速度及涂胶的粘合度，需要根据材料及速度控制烘箱风量；

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运行效率

一般配置收放卷的高速不停机换卷，提高生产效率，搭配悬浮风箱可以实现更高速度。

汇川基于印刷电子轴多年行业经验积累，开发了宽幅柔印、窄幅柔印、书刊印刷、圆刀模切等多个成熟方案，其中印刷电子轴在套印精度可以±5丝。此外，基于汇川标准模块开发模板，张力模块、卷径计算、色标套印（定点涂布，正反涂布）、自动换卷等算法可以通用，大大减少了开发时间。

通过多年控制领域的深耕和印刷行业工艺的挖掘，汇川全伺服电子轴涂布机方案应运而生。该方案集成了从执行层、驱动层到信息层的各个优秀产品，具备四大核心优势。

四大核心优势    
01 全伺服张力控制 高精度立竿见影
伺服驱控相对传统异步变频有以下优势：   其一、伺服电机速度波动更低，从而使材料在高速上运行过程中承受更小的张力波动，由此减少材料在横纵向受到的波动拉伸，提升设备加工材料种类的同时减少废料损耗；

其二、伺服电机编码器23位或更高，异步电机十数位不等。伺服电机控制精度高、响应快，可做非常精细的速度或转矩控制，设备加工范畴大大提升，一些对于张力精度要求较高的易拉伸材料也可实现高效生产。

其三、低延时伺服探针应用，定点涂布及二次套印类应用可以更精准应对。  

汇川针对放卷、牵引、收卷等工位有专门的张力工艺解决方案，且在涂布机上采用了张力摆杆闭环速度控制的模式，张力工艺模块集成卷径计算、锥度控制及PID控制算法。

闭环速度模式下摆杆控制精度可达±1%，保证设备恒张力运行要求。基材小于10微米，涂层3-25微米厚度的高精度涂布，可选配汇川直驱电机替代传统电机加减速机方案，完美解决加减速过程中背隙误差。凹版直驱电机速度波动万分之五，编码器支持23-26位。

02 换卷不停歇 产品合格率UPUPUP

双工位收放卷具有预驱动和张力提升的功能，可满足高速不停机自动换卷、提高生产效率的需求，在不影响工作速度的前提下快速完成换料，换卷过程中张力摆杆波动平稳，降低换料时由于加减速引起的张力波动而产生的废料米数，同时不间断的机器运转也让生产效率大大提升。

收放卷采用锥度及PID控制等核心算法，可以方便准确地控制张力锥度，使收卷效果更好，过程中可以有效避免菜心式不良收卷、边缘不齐、薄材断料等常见问题。

03 共直流母伺服系统加永磁电机 节能更环保
共直流母线驱动系统设计，多点传动，能量负荷分配，高效节能；多点传动的集中制动或集中回馈设计，降低了用户成本；发电运行状态的逆变器，电能经直流母线直接到达其他驱动点，电能效率高，并且整流单元容量可有效减少，相对于AC/AC单点驱动器减少了大量电能损耗。实现节能同时可减少某一工位因过压产生的停机浪费。

同时在烘箱风机等高能耗工位搭配汇川MV3系列永磁同步电机，可实现对涂布机重点能耗单元能源效率提升，经测算在部分高能耗场景下可实现最高达20%以上的能源节省。

04 智慧轴网驱动基材产业链走向未来

随着基材设备宽幅化、一体化、智能化的不断更新，汇川持续在印刷包装及新能源基材领域和国内龙头加强合作，基于一轴一网一生态的系统架构以及远程物联技术的持续积累，生产管理系统、售后维保系统也在涂复分切领域逐渐广泛应用，大大节省了国外装机调试及远程运维的精力损耗，同时在码垛装箱等后道物流中汇川大负载机器人也在持续助力基材产业链的智能化转型。             

印刷新时代，创新和场景化应用会不断驱动设备迭代更新，汇川致力于发挥自身在驱动控制领域及行业应用的多年积累的优势，和行业上下游一起共同驱动产业升级增效。

（印刷技术杂志）

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