图1  西门子Sinamics S120驱动模块动态控制着复杂的运动

裁剪出最好的板材——从字面意义上来讲，它表达了自动化剪板机研发者的内心愿望。研发出来的偏心式剪板机由两台伺服电动机驱动，从而可以变量调节裁板刀具的运动过程。

谁想销售现成的机床设备，谁就必须接受机床设备所包括的一切，包括所具有的功能。Hagen市的精密板材技术公司（HFS）则希望为用户提供更多，因此他们决定利用不同机床零部件供应商提供的零部件研发生产一种准确满足用户特殊要求的剪板机。

提高生产灵活性

为了巩固和加强灵活地为用户提高服务的性能，HFS公司不断向机床设备投资，增加自己的生产能力和生产灵活性。例如，他们考虑到今后会有更多的高强度钢板和超高强度钢板的需求，例如汽车工业对这类钢板的需求，就投资购置了新的设备。目的是：把板材生产的技术水平和生产过程的可靠性提高到符合未来发展要求的水平，同时也能够实现很好的经济效益。

为了能够在精确、具有很高重复精度的情况下完成不同宽度、长度和厚度的板材裁剪，必须要有非常灵活和快速的剪板机。这一剪板机应安装在高速、高性能矫正机之后，矫正机是由高动态性能卷材进给送料装置上料的。裁剪出来的铁板应快速、整齐地叠放在一起，做好供货运输准备，及时运出。在理想情况下，所有这一切都应该是自动化的，只需按一下按键就可以改变板材裁剪的尺寸规格和形状了。

Hagen市周围的许多中小型企业都参与了精轧板材专业生产厂新设备的研发；Huttenlocher & Schäfer公司（HSK）的剪板机技术得到了好评，使用的控制系统和驱动技术系统是西门子的产品。

高性能矫正机的速度决定了整个板材生产线的生产速度，是整个板材生产线的龙头。除此以外，对剪板生产线的生产效率有重要影响的是板材在压板下精确定位的速度、压紧速度、裁板速度和随后的运出叠放速度。而这一切也都与板材坯料的长度有关：根据用户的希望和要求，板材的长度在150～9000mm、宽度在400～2050mm、厚度在0.3～4mm之间。机床设计任务书中规定：长度公差为十分之几毫米，整个宽度上的（长）方形偏差不得大于0.5mm。在保证剪板机达到所要求的灵活性方面，可以精确调节的伺服电动机驱动系统是非常合适的；因此，剪板机生产厂在合作伙伴的密切合作下，开发出了新一代伺服驱动的偏心式剪板机。

图2  最新研发生产的Bi-Servo剪板机在整个机床的运动下实现了很短的裁剪加工循环

在一些具有技术可比性的压力机制造中已经采用了伺服驱动技术，在剪板机制造中也可以应用。伺服驱动最大的优点是：剪板刀具的运动可以根据偏心轴的转速变量化地调节，上料时间和下料时间的比例可以根据被裁剪的产品进行确定。这样一来，通过驱动转速的无级调节和匹配，即在裁刀切入时转速较快、其余行程运动过程中转速较低，一方面在板材宽度较小时可以连续裁剪，提高板材的裁剪数量；另一方面，又可以经济地裁剪长度为9000mm的板材。当被裁剪的板材长度较大时，也就是板材毛坯输送的行程较大时，则裁刀运动的行程也就相应地增大。

同步伺服电动机驱动着裁刀运动

为了能够裁剪较软、韧性较高的板材，HSK公司在裁刀左右两侧都安装了西门子的1FT6型伺服同步电动机。这两个伺服电动机根据转矩和转速调节的综合作用，经滚珠丝杠驱动偏心轴。利用西门子Simatic Microbox 420-T、一种嵌入式自动化控制系统和西门子Simatic技术的微处理器S7 317 T 2 DP，对驱动装置和裁刀的耦合运动进行计算和监控。这一结构紧凑、电路板式、无需通风散热的嵌入式PC还能够经集成的Profibus DP现场总线接口与西门子Sinamics S120下一级驱动组件建立起同步通信（图1）。准确地说，它是与调节组件进行通信的；而各个调节组件是由模块化的驱动组件构成的。通过专门的功率部件，即所谓单轴或者双轴的电动机模块，最终对伺服电动机供电；并将电动机制动时回收的能量馈送到两个中间电路中。

新型Bi-Servo剪板机创新性的机械结构设计和驱动技术方案以及创新性的控制调节方案，缩短了板材裁剪过程的时间（图2）。第一台设备的使用效果非常理想，致使HFS公司在第一台设备验收时就决定：马上应用原计划稍后才考虑的下料清理设备，以解决成品件运输造成的瓶颈。

减少维护保养工作量和成本

剪板机伺服驱动系统的另一个优点是简化了机械结构；这样一来，也就减少了生产过程中的维修工作量，从而也减少了维护保养的费用。对机械运动有利的伺服控制也对延长裁刀的使用寿命有着积极的影响。同时，它还能实现精密、自动化的裁剪缝隙的调整和设置。整个剪板生产线的调整也非常简单、快捷，操作者只需输入所加工板材的长度、宽度和厚度尺寸，西门子公司生产的大约50个驱动机构自动地控制着各个调整机构完成参数的匹配，到达合适的位置。

出于场地和费用的考虑，在上料工位和下料处，板材叠放装置都由具有实时控制能力的嵌入式监控器Simatic Microbox PC 427B进行控制。矫正机和叠放叉车的运动由具有现场总线通信能力的Simatic控制器和工业以太网构成的整体系统进行控制。这样，就可以由一个指挥员控制整个系统了。

在需要的时候，可以快速地得到配件支持和技术支持。在需要以最快的速度排除故障、解决问题的时候，可以利用通信处理器和Win CC软件中的Smart Access登陆剪板机的控制系统，直达各个驱动装置层次。