图1  哈根市钢材服务中心里性能、设计独特的剪钣机有着很高的生产能力和灵活性

更好的切割，这不仅是自动化钣材切割设备研发时的口号，也是实际要实现的目标。新型剪钣机带有两台伺服驱动电机，从而可以非常灵活的调节上刀架的裁剪运动。

谁要购买机械设备，那么他就要买下机械设备原材料所固有的属性和功能。Hagen市的精密钣材供应商HFS公司想为用户提供更多的附加值，因此他们决定研发一台能够满足不同用户特殊要求的剪钣机，并将其投入到生产之中。

HFS公司是一家中型独立原材料供应商，他们为欧洲各大知名企业提供原材料，例如欧洲一些著名的汽车生产厂、电子技术、建筑领域中的企业，为轴承和驱动技术产品生产厂，包括机床制造企业提供尺寸精度的不同质量等级和形状的精加工钣材。若后续加工需要，其所提供的钣材也可预加工成三角形、菱形或者梯形，并且所提供的钣材无论批量多少都能够按照用户希望的质量等级和尺寸要求实时供货。

对裁剪设备的不断投资提高了生产的灵活性

为了满足用户灵活的需求，他们定期投资购买新的钣材裁剪设备。例如，在2007年时，他们就认为今后汽车生产领域中将会大量的使用高强度钢钣和超高强度钢钣。购买新设备的目的是从技术上保证企业的生产能力能够满足未来发展的要求，同时也能够提高经济性。

定期周而复始的裁剪不同的长度、宽度和厚度的钣材，裁剪时要求很高的重复精度，这些都要求有使用灵活、快速的裁剪设备。他们的考虑是：这里的灵活、快捷要靠一台带有动态送料行程调节的高性能送料设备来保证。另一方面，裁剪下来的钣材要快速整齐的堆放好，做好供货前的所有准备，然后迅速的供货。在理想情况下，这一切都应是自动化的，钣材裁剪形状的改变只需点击鼠标即可。

图2  新研发的Bi伺服剪钣机实现了快节拍的机械裁剪运动

Hagen市的许多中型企业都参与了这种新型裁剪设备的研发，唯一的一个例外是施瓦本地区的Huttenlocher & Sch?fer有限责任公司（HSK公司）。多年来，该公司的钣材裁剪技术就得到了人们的认可，它们使用的控制系统和驱动技术都是西门子公司的产品。

钣材的上料速度由高性能的送料设备所决定，它起到了“主控服务器”和步距控制设备的作用。在高速裁剪中，输送到上刀架定位的速度、压紧的速度、裁剪的速度和随后运输的速度都对优质高产有着重要的影响。而且，这也与用户希望的每一块钣材的长度有关：可裁剪的钣材长度在150~9000mm、宽度在400~2050mm、厚度0.3~4mm。新型裁剪设备设计任务书中规定：长度公差零点几毫米，整个钣宽范围内的角度偏差不大于0.5mm。为了实现剪板机要求的灵活性，可以精确调节的伺服电机是必不可少的。因此，剪板机的生产厂与所有合作外协企业在研发过程中密切合作，研发出了有着新型驱动装置的剪板机。

所使用的伺服技术与压力机中使用的伺服技术有着很大的相似性，而且似乎也适合于这种应用。伺服驱动技术最大的优点就是上刀架的运动可以通过剪钣机曲柄的转速进行调节，并保证了钣材输送和输出的节拍与被裁剪工件保持一致。这样，裁剪的钣材长度较短时生产节拍就可以加快；另一方面也可以加工长度达9000mm的钣材。通过无级可变驱动转速的匹配，钣材输送的转速较快，上刀架裁剪的运行速度较慢；当钣材长度较大时刀架的行程也可增大。

同步电动机驱动上刀架运动的曲柄轴

为了能够裁剪较软、韧性较大的钣材，HSK公司在上刀架的两侧各使用了一台西门子公司生产的功率强大的IFT6型同步电动机，由它们经锥齿轮变速器（Flender公司的产品）共同完成曲柄轴的扭矩调节和转速调节。驱动装置和刀架相互耦合的运动由西门子嵌入式自动化控制系统Simatic Microbox 420－T进行计算和监控，这种自动化控制系统带有专门的防火墙，其功能由西门子Simatic微处理器S7 317 T2 DP予以保障。这种结构紧凑、无硬盘、无风扇的嵌入式计算机系统可以通过其集成的Profibus－DP现场总线接口同步的与下一级驱动系统和西门子Sinamics S120进行通讯。同样，它也可以与各个集成在驱动模块内部的控制调节组件进行通讯。通过特殊的功率分配器，所谓的单轴或双轴电动机模块，最终驱动着伺服电动机。它还同时把电动机制动时所产生的能源回输到两条中间电路中去。

图3  西门子Sinamics S120系列的驱动模块把复杂的运动动态的组合在了一起

这种被称之为“Bi-Servo Schere”的伺服剪钣机全新设计的机械结构、创新性的控制和驱动方案缩短了钣材输送和裁剪后的停顿时间。在第一次试验时得出的结果就已经非常令人信服了。在第一台样机试生产过程中HSK公司就决定把原计划的第二台剪钣机提前生产出来，以解决钣材加工中的瓶颈问题。

伺服驱动的剪钣机减少了维护保养的费用

新型伺服驱动剪钣机的另一个优点是简化剪钣机的机械结构，这样就减少了在剪钣机生产过程中的维护保养，也减少了由此而产生的维护保养费用。这种有利于机械传动的裁剪运动对延长刀具的使用寿命有着积极的作用，也有利于灵敏的自动化裁剪缝隙的调节。而且整条裁剪生产线的调整也是非常的方便和简单。操作者只需输入钣材的长度、宽度和厚度，大约50个西门子公司研发生产的Micromaster型驱动装置就能够自动的把需要调整的设备零部件调整到位。

在钣材上料段和剪钣机的堆垛装置里，处于场地和费用的考虑，利用西门子公司研发生产的嵌入式实时控制系统Simatic Microbox PC 427B进行控制。上料调整设备和下料堆垛设备用具有现场总线控制能力的Simatic控制系统和工业以太网网关与整个系统连接为一体。这样就有了一个相互匹配、完全兼容的坚固系统。

在需要时，可以很快的得到所需的配件和技术支持。若要更快，可以通过通讯处理器和Win－CC－flexible Option Smart Access登录设备，直达设备的驱动层。