圖1-Calyton Kristensen提出顛覆式創(chuàng)新（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）
當(dāng)然，顛覆性創(chuàng)新是一種在科學(xué)的發(fā)散中尋找可能性，但又需要借助于工程（Engineering）的收斂中來(lái)逐步落地，才能真正將顛覆性創(chuàng)新落地到為用戶(hù)帶來(lái)真正的價(jià)值，進(jìn)而贏得市場(chǎng)。貝加萊作為機(jī)器智能領(lǐng)域的全球技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)，一直專(zhuān)注于與業(yè)界標(biāo)桿性企業(yè)合作，開(kāi)創(chuàng)性的提供機(jī)器的創(chuàng)新方案。今天我們簡(jiǎn)單聊聊在印刷工業(yè)，我們的合作伙伴們一起開(kāi)創(chuàng)的顛覆性技術(shù)應(yīng)用。
圖2-貝加萊控制技術(shù)覆蓋印刷機(jī)械各個(gè)機(jī)型
貝加萊印刷控制技術(shù)如圖2所示，涵蓋了印刷的各種機(jī)型及聯(lián)線(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)，并且，借助于貝加萊在傳統(tǒng)領(lǐng)域的張力控制技術(shù)、溫度控制、裁切等技術(shù)，擴(kuò)展到數(shù)字印刷領(lǐng)域。
從專(zhuān)用套色到集成套色的變革
在上世紀(jì)90年代，像凹版、柔版這類(lèi)卷筒紙印刷就開(kāi)始從“機(jī)械軸”邁向“電子軸”傳動(dòng)的時(shí)代，這種從機(jī)械到機(jī)電融合的方式帶來(lái)了機(jī)器更高精度、更低的維護(hù)成本，以及更高速的響應(yīng)能力，這相對(duì)于純機(jī)械蝸輪蝸桿的傳動(dòng)而言，是一個(gè)巨大的進(jìn)步,如圖3為凹版印刷機(jī)械結(jié)構(gòu)。
為了實(shí)現(xiàn)這種電子軸，在這個(gè)領(lǐng)域，過(guò)去通常需要兩套系統(tǒng)，一套伺服傳動(dòng)控制和一套專(zhuān)用的套色系統(tǒng)。通常套色系統(tǒng)需要檢測(cè)印刷偏差，并計(jì)算出調(diào)節(jié)量反饋給傳動(dòng)系統(tǒng)，傳統(tǒng)上印刷套色系統(tǒng)非常昂貴，每一色組的價(jià)格高達(dá)數(shù)千美元。由于卷筒紙連續(xù)印刷過(guò)程中，紙張或薄膜經(jīng)過(guò)壓印、烘干后，紙張會(huì)產(chǎn)生變形，這種變形會(huì)給套印帶來(lái)復(fù)雜性，因?yàn)槿说娜庋鄯直娴慕缦拊?/span>0.1mm，因此，必須達(dá)到這個(gè)精度才能合格。
圖3-凹版印刷機(jī)組結(jié)構(gòu)圖
但是，由于紙張是連續(xù)的，任何的版的調(diào)整都會(huì)影響其他顏色，而且由于材料張力、機(jī)器速度、加速度、溫度等都與偏差及其調(diào)整緊密相關(guān)，這種緊密的耦合關(guān)系使得解耦算法成為系統(tǒng)的關(guān)鍵。
貝加萊借助于可編程計(jì)算機(jī)控制器的強(qiáng)大算法處理能力，以及實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的高速傳輸能力，開(kāi)創(chuàng)性的在伺服驅(qū)動(dòng)器上直接插入色標(biāo)檢測(cè)卡，并本地處理偏差，通過(guò)高速實(shí)時(shí)以太網(wǎng)POWERlink給控制器，運(yùn)行套色算法，并解耦出偏差調(diào)整量給伺服軸，這一集成套色架構(gòu)，省略了專(zhuān)用套色系統(tǒng)，因此大幅降低了系統(tǒng)的整體成本。
圖4-凹版印刷無(wú)軸傳動(dòng)系統(tǒng)
早在2003年，貝加萊即與凹版印刷領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)陜西北人開(kāi)始合作，通過(guò)這種顛覆式的集成套色印刷技術(shù)，在各種材料（紙張/薄膜）、速度、加速度下的測(cè)試驗(yàn)證，終于形成了集成套色的解決方案，并穩(wěn)定運(yùn)行，印刷速度已經(jīng)從早期220m/min達(dá)到今天的550m/min的性能，如圖4。
集成套色不僅可以應(yīng)用于凹版無(wú)軸傳動(dòng)機(jī)組，也同樣適用于窄幅機(jī)組式柔版、輪轉(zhuǎn)膠印標(biāo)簽印刷機(jī)組等各種卷筒紙連續(xù)印刷機(jī)器。
直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)
對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)而言，為了降低機(jī)械復(fù)雜性，采用直接驅(qū)動(dòng)的方式也是非常重要的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。首先，它消除了傳統(tǒng)減速箱的背隙帶來(lái)的偏差，其次，采用直接連接提高了傳動(dòng)系統(tǒng)剛性，能夠獲得更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。直接驅(qū)動(dòng)通常采用扭矩電機(jī)，如圖5，這種電機(jī)的顯著特征是“低速大扭矩”，但這種類(lèi)型電機(jī)會(huì)存在一種被稱(chēng)為“齒槽效應(yīng)”的問(wèn)題，即，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)每個(gè)定子線(xiàn)圈的時(shí)候，對(duì)于高速電機(jī)，轉(zhuǎn)子的慣性可以沖破齒槽的磁場(chǎng)變化，但是，低速電機(jī)就會(huì)受到這個(gè)變化的磁場(chǎng)影響，進(jìn)而產(chǎn)生抖動(dòng)。
圖5-直驅(qū)電機(jī)
圖6-采用直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)的W&H凹版印刷機(jī)組
這種齒槽效應(yīng)引發(fā)的抖動(dòng)會(huì)給像印刷機(jī)械這樣需要高精度傳動(dòng)的設(shè)備帶來(lái)影響，為了解決這個(gè)問(wèn)題，貝加萊的ACOPOS伺服系統(tǒng)提供了“齒槽間隙補(bǔ)償”功能，通過(guò)該項(xiàng)秘密武器，可以消除齒槽效應(yīng)帶來(lái)的抖動(dòng)，進(jìn)而使得印刷的質(zhì)量得到保障。例如，在德國(guó)知名印刷機(jī)械廠商W&H的高達(dá)16色的印刷系統(tǒng)中，如圖6，直驅(qū)技術(shù)使得機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，版輥更換與維護(hù)也更為便利，這都得益于高質(zhì)量的技術(shù)保障。
數(shù)字印刷技術(shù)
數(shù)字印刷，是典型的跨界技術(shù)融合的典范，帶來(lái)了印刷技術(shù)的巨大變革，它將傳統(tǒng)的卷筒紙印刷的張力控制、直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)與數(shù)字印刷的噴墨技術(shù)相融合，以一種顛覆式的生產(chǎn)方式來(lái)改變印刷工業(yè)對(duì)于“個(gè)性化”生產(chǎn)的需求，又可以達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)所需的速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“大規(guī)模定制”。不僅如此，在貝加萊的合作用戶(hù)中，還有很多開(kāi)創(chuàng)性的，將傳統(tǒng)印刷與數(shù)字印刷融合帶來(lái)的創(chuàng)新。
早在2010年左右，貝加萊即與HP展開(kāi)數(shù)字印刷領(lǐng)域的合作，包括Indigo 單張數(shù)字印刷系列以及T系列卷筒紙連續(xù)印刷機(jī)型的合作，如圖7。
圖7-HP T系列卷筒紙數(shù)字印刷
對(duì)于HP T系列的印刷機(jī)而言，貝加萊提供了直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，它可以提供3微米的定位精度，以滿(mǎn)足數(shù)字印刷高品質(zhì)的需求，以及為高速印刷所提供的收放卷張力控制技術(shù)。這使得該型機(jī)器印刷速度可以達(dá)到彩色183m/min或單色244m/min的驚人速度。當(dāng)然，數(shù)字印刷還可以直接與印后裝訂單元結(jié)合，并形成個(gè)性化的書(shū)刊裝訂，為消費(fèi)者提供個(gè)性化的服務(wù)。
圖8-Krones的數(shù)字印刷與灌裝同步
在飲料灌裝領(lǐng)域，Krones是全球廠商，除了在灌裝領(lǐng)域的合作，Krones還通過(guò)與貝加萊及數(shù)字印刷技術(shù)廠商共同合作，為用戶(hù)提供聯(lián)線(xiàn)數(shù)字印刷系統(tǒng)，如圖8，它可以在線(xiàn)更換標(biāo)簽，將數(shù)字印刷與傳統(tǒng)貼標(biāo)技術(shù)融合，帶來(lái)全新的貼標(biāo)能力，通過(guò)6-18個(gè)噴墨頭，提供所需的色彩組合，UV固化，這樣的單元可以達(dá)到12000/小時(shí)的容器生產(chǎn)。
這是一個(gè)典型的顛覆式創(chuàng)新應(yīng)用場(chǎng)景，因?yàn)樗沟糜∷⒌臉?biāo)簽完全可以按照個(gè)性化的需求來(lái)實(shí)現(xiàn)打印與貼標(biāo)，但是，其技術(shù)又來(lái)源于數(shù)字技術(shù)，以及傳統(tǒng)貼標(biāo)控制技術(shù)。
圖9-Gallus數(shù)字聯(lián)線(xiàn)印刷機(jī)
Gallus是柔版印刷領(lǐng)域全球知名的廠商，與貝加萊有著悠久合作歷史，在很多產(chǎn)品的印刷中，在基本的印刷色彩之上，還需要一些個(gè)性化的部分，在原有的機(jī)器上，增加數(shù)字印刷單元，如圖9，將原有的印刷疊加更為個(gè)性化的部分，例如打碼、標(biāo)識(shí)、個(gè)性化定制的標(biāo)簽內(nèi)容，Gallus的數(shù)字連線(xiàn)標(biāo)簽印刷可以達(dá)到1200dpi的印刷精度。
跨界融合帶來(lái)顛覆式創(chuàng)新
綜上所述，跨界融合為顛覆式創(chuàng)新帶來(lái)了機(jī)遇，顛覆式創(chuàng)新必然是用戶(hù)需求導(dǎo)向，能夠?yàn)橛脩?hù)帶來(lái)更為便利的機(jī)器生產(chǎn)、更經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)、更簡(jiǎn)單的機(jī)器。當(dāng)然，顛覆式創(chuàng)新必須與工程落地相互結(jié)合，貝加萊提供的技術(shù)如套色、張力控制、直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)都為這些機(jī)器的開(kāi)發(fā)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)的降低，采用成熟的技術(shù)，跨界融合，是顛覆式創(chuàng)新的邏輯道路。
關(guān)于貝加萊
貝加萊是一家總部位于奧地利并在全球擁有分公司的創(chuàng)新型自動(dòng)化企業(yè)。2017年7月，貝加萊成為ABB集團(tuán)的機(jī)械自動(dòng)化事業(yè)部。作為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者，貝加萊將前沿技術(shù)與領(lǐng)先工程相結(jié)合，為幾乎每個(gè)行業(yè)的客戶(hù)提供面向機(jī)器與工廠自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)控制、HMI和集成安全技術(shù)的完整解決方案。借助于OPC UA、POWERlink、openSAFETY等工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)，以及強(qiáng)大的Automation Studio軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，貝加萊不斷重新定義自動(dòng)化工程的未來(lái)。受簡(jiǎn)化流程和超出客戶(hù)預(yù)期的承諾驅(qū)動(dòng)，貝加萊始終保持創(chuàng)新精神并處于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的前沿。
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