浅谈伺服电机对过滤器折纸机发展的影响

黄兆强

摘 要：坚定不移把发展经济着力点放在以制造业为主体的实体经济上，加快建设制造强市，保持制造业比重基本稳定，巩固提升传统产业优势，不断提高产业基础高级化、产业链现代化水平。坚持创新在现代化建设全局中的核心地位，大力推进科技创新强市建设，在加大研发经费投入力度、加强关键核心技术攻关、加快创新平台载体建设、优化创新体制机制等方面下功夫，促进人才、资本、信息、技术等资源要素加速集聚融合，形成依靠创新驱动的内涵型增长模式，并积极布局智能工厂，推进智能生产，引领第四次工业革命。在汽车过滤器的生产过程中，解决多样性，模块化、提高生产率，节省人员，实现信息化、数据化的工厂管理;伺服电机在全自动往复式折纸机、激光切割折纸机（滚筒式）和机械切割折纸机（滚筒式）应用必不可少。

关键词：伺服电机;过滤器折纸机

一、伺服电机的工作原理

伺服电机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。其主要特点是：当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。伺服电机是一个典型闭环反馈系统，减速齿轮组由电机驱动，其终端（输出端）带动一个线性的比例电位器作位置檢测，该电位器把转角坐标转换为一比例电压反馈给控制线路板，控制线路板将其与输入的控制脉冲信号比较，产生纠正脉冲，并驱动电机正向或反向转动，使齿轮组的输出位置与期望值相符，令纠正脉冲趋于为0，从而达到使伺服电机精确定位的目的。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度取决于编码器的精度，从而实现精确的定位，因此被广泛应用。

二、步进电机与伺服电机的区别

步进电机和伺服电机的区别在于：1、控制精度不同;2、控制方式不同;3、低频特性不同;4、矩频特性不同;5、过载能力不同;6、运行性能不同;7、速度响应性能不同。所以交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。

三、伺服电机在过滤器折纸机的应用

折纸机作为过滤器生产的装配前折纸工序必不可少的设备，其使用性能受到过滤器厂家的高度重视。

（一）传统复式折纸机的应用

传统的往复式折纸机，机械刀是机械式传动，直接通过齿轮和机械凸轮、连接件、皮带传动，带动刀具产生上下移动和固定角度动作。此种方式是上下的折刀通过齿轮连接在同一台电机上，无法实现上下折刀的独立控制，难以提高控制的灵活性和适应性，并且在换型时需要熟炼人员操作，而且耗时及很难实现自动化，已无法满足过滤器厂对折纸产品精确、异形、快速的要求。因此，电控刀折纸机将是顺应市场发展的新方向。其电控刀头装置是折纸机控制中的核心部件之一，主要功能给折纸刀传动的作用，并生成精细、恰时、平稳的折刀下刀动作，此部分的质量和性能在整机性能中起着举足轻重的作用，可以说电控刀机构的优劣将直接影响到整个机器的效率和品质。伺服电机一端固定连接一折刀主动齿轮;下凸轮轴设置在折纸机连接板之间，凸轮轴一端设有凸轮轴同步带轮，下凸轮轴另一端设有编码器，采用伺服电机带动齿形同步带完成折刀的上升工作代替了原来折纸机的大凸轮，满足不同要求的折高。改用伺服电机后操作系统采用触摸屏界面，使操作变得直观方便，滤纸在折纸机上完成自动打点计数，折叠加工和预热定型的调节等工作。还可以折叠所有不规则折高变化（折高无极可调），实现如W型  M型多折高变化，折叠刀角度可以任意变化，保证在折叠中不损伤任何一种滤纸材料。滤纸上面自动调刀予分切实现数控，只需输入尺寸，分切刀自动分出所需规格，刀距通过电脑自动调节，还可实行远程控制。该生产线适用于汽车三滤行业，及其它过滤行业。

（二）全自动激光切割折纸机的应用

旧式的滚筒折纸机是汽车空气滤芯生产设备中的一种，主要用于生产小汽车使用的滤芯，其生产出板型滤芯，而非圆筒型。滤纸可在折纸机上完成自动打点记数、注胶、折叠加工和预热定型等工序。它是采用一个电机拖动滚筒模具和收纸轮，收波轮三者之间用链条、链轮、齿轮连接传动。换型时非常繁琐和耗时需要把链条、链轮、齿轮全部更换（以获取不同的速比）。在调节收波轮的初始位置角度时，反复对位几次才能调节好。并且注胶枪不能走多边形，只能生产常规方形板滤。全自动激光切割折纸机是一种改进型的折纸机，它在旧式的滚筒折纸机折纸、注胶的基础上增加自动切割工序和多边形功能，改用8个伺服电机、PLC和人机界面控制，调节十分方便，只需更换模具，不用更换链条、链轮、齿轮;节省大量调机时间。调节收波轮的起始位置时直接在显示屏上设定，注胶枪和激光切割头用伺服电机和丝杆控制可以走出特殊的形状。在涂胶的同时对滤纸进行激光切割，将需要切除的部分断续切割或者全部切割，然后进入叠纸装置进行折叠，断续切割时生产出的产品：切除的部分与主体断续连接，可轻易地用手掰掉;全部切割时生产出的产品直接为去除切割部分，减少了后续劳动力，提高生产效率，同时加工出的产品稳定、不乱褶、合格率高。

（三）全自动机械刀切割折纸机的应用

全自动机械刀割折纸机，是基于旧式机器的基础上改进的，集加湿、烘干、计褶打点、压痕、送纸、注胶、切割、收折、输送、自动裁剪等功能于一体，功能丰富、控制灵活、操作简单直观。全自动机械刀切割折纸机是把激光切割折纸机的激光部分换成机械刀，增加改用2个伺服电机（一共10个伺服电机）、PLC和人机界面控制，可以降低对原材料要求，减少加工的不便，目前很多材料都加入定量的PET合成纤维，在使用激光切割时产生较大异味，并且材料明火易燃，成为较大安全隐患，从而不能使用激光切割的形式进行加工，只能采用机械刀的形式。机械刀切割同样是伺服电机和丝杆控制，并与注胶枪同步，机械刀左右移动和进给都是伺服电机的控制，降低人员的劳动强度和实现复杂形状的切割。机械式与激光切割形式对比：要求位置更加精准、控制更加完善，PLC运算更快，注胶伺服两轴和机械刀左右移动和进给的伺服电机的控制分别单独控制，每个轴可设定多段的运动轨迹。

四、结论

伺服电机折纸机的投产提升了汽车工业空气过滤器质变的里程，所以伺服电机令折纸机得到飞跃式的发展，解决很多老式的滚筒折纸机技术难题。新征程催人奋进，新作为有赖实干。让我们更加紧密地团结党中央周围，高举中国特色社会主义伟大旗帜，以一往无前的奋斗姿态、全面开启建设社会主义现代化国家的新征程，加快推动产业结构！

参考文献：

[1]佛山市市长 朱伟：《2021年佛山市政府工作报告》节选.

[2]杜增辉，克军.《图解步进电机 伺服电机的应用与维修》.