圖1-Calyton Kristensen提出顛覆式創(chuàng)新（圖片來源于網(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）的收斂中來逐步落地，才能真正將顛覆性創(chuàng)新落地到為用戶帶來真正的價值，進而贏得市場。貝加萊作為機器智能領(lǐng)域的全球技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)，一直專注于與業(yè)界標桿性企業(yè)合作，開創(chuàng)性的提供機器的創(chuàng)新方案。今天我們簡單聊聊在印刷工業(yè)，我們的合作伙伴們一起開創(chuàng)的顛覆性技術(shù)應(yīng)用。
圖2-貝加萊控制技術(shù)覆蓋印刷機械各個機型
貝加萊印刷控制技術(shù)如圖2所示，涵蓋了印刷的各種機型及聯(lián)線生產(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)，擴展到數(shù)字印刷領(lǐng)域。
從專用套色到集成套色的變革
在上世紀90年代，像凹版、柔版這類卷筒紙印刷就開始從“機械軸”邁向“電子軸”傳動的時代，這種從機械到機電融合的方式帶來了機器更高精度、更低的維護成本，以及更高速的響應(yīng)能力，這相對于純機械蝸輪蝸桿的傳動而言，是一個巨大的進步,如圖3為凹版印刷機械結(jié)構(gòu)。
為了實現(xiàn)這種電子軸，在這個領(lǐng)域，過去通常需要兩套系統(tǒng)，一套伺服傳動控制和一套專用的套色系統(tǒng)。通常套色系統(tǒng)需要檢測印刷偏差，并計算出調(diào)節(jié)量反饋給傳動系統(tǒng)，傳統(tǒng)上印刷套色系統(tǒng)非常昂貴，每一色組的價格高達數(shù)千美元。由于卷筒紙連續(xù)印刷過程中，紙張或薄膜經(jīng)過壓印、烘干后，紙張會產(chǎn)生變形，這種變形會給套印帶來復(fù)雜性，因為人的肉眼分辨的界限在0.1mm，因此，必須達到這個精度才能合格。
圖3-凹版印刷機組結(jié)構(gòu)圖
但是，由于紙張是連續(xù)的，任何的版的調(diào)整都會影響其他顏色，而且由于材料張力、機器速度、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算機控制器的強大算法處理能力，以及實時以太網(wǎng)的高速傳輸能力，開創(chuàng)性的在伺服驅(qū)動器上直接插入色標檢測卡，并本地處理偏差，通過高速實時以太網(wǎng)POWERlink給控制器，運行套色算法，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-凹版印刷無軸傳動系統(tǒng)
早在2003年，貝加萊即與凹版印刷領(lǐng)域的國內(nèi)龍頭企業(yè)陜西北人開始合作，通過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、加速度下的測試驗證，終于形成了集成套色的解決方案，并穩(wěn)定運行，印刷速度已經(jīng)從早期220m/min達到今天的550m/min的性能，如圖4。
集成套色不僅可以應(yīng)用于凹版無軸傳動機組，也同樣適用于窄幅機組式柔版、輪轉(zhuǎn)膠印標簽印刷機組等各種卷筒紙連續(xù)印刷機器。
直接驅(qū)動技術(shù)
對于機械傳動而言，為了降低機械復(fù)雜性，采用直接驅(qū)動的方式也是非常重要的一個發(fā)展趨勢。首先，它消除了傳統(tǒng)減速箱的背隙帶來的偏差，其次，采用直接連接提高了傳動系統(tǒng)剛性，能夠獲得更好的動態(tài)響應(yīng)能力。直接驅(qū)動通常采用扭矩電機，如圖5，這種電機的顯著特征是“低速大扭矩”，但這種類型電機會存在一種被稱為“齒槽效應(yīng)”的問題，即，當(dāng)電機轉(zhuǎn)子經(jīng)過每個定子線圈的時候，對于高速電機，轉(zhuǎn)子的慣性可以沖破齒槽的磁場變化，但是，低速電機就會受到這個變化的磁場影響，進而產(chǎn)生抖動。
圖5-直驅(qū)電機
圖6-采用直接驅(qū)動技術(shù)的W&H凹版印刷機組
這種齒槽效應(yīng)引發(fā)的抖動會給像印刷機械這樣需要高精度傳動的設(shè)備帶來影響，為了解決這個問題，貝加萊的ACOPOS伺服系統(tǒng)提供了“齒槽間隙補償”功能，通過該項秘密武器，可以消除齒槽效應(yīng)帶來的抖動，進而使得印刷的質(zhì)量得到保障。例如，在德國知名印刷機械廠商W&H的高達16色的印刷系統(tǒng)中，如圖6，直驅(qū)技術(shù)使得機械結(jié)構(gòu)更簡單，版輥更換與維護也更為便利，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)方式來改變印刷工業(yè)對于“個性化”生產(chǎn)的需求，又可以達到大規(guī)模生產(chǎn)所需的速度，進而實現(xiàn)“大規(guī)模定制”。不僅如此，在貝加萊的合作用戶中，還有很多開創(chuàng)性的，將傳統(tǒng)印刷與數(shù)字印刷融合帶來的創(chuàng)新。
早在2010年左右，貝加萊即與HP展開數(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)印刷機型的合作，如圖7。
圖7-HP T系列卷筒紙數(shù)字印刷
對于HP T系列的印刷機而言，貝加萊提供了直接驅(qū)動技術(shù)，它可以提供3微米的定位精度，以滿足數(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)。這使得該型機器印刷速度可以達到彩色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，并形成個性化的書刊裝訂，為消費者提供個性化的服務(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還通過與貝加萊及數(shù)字印刷技術(shù)廠商共同合作，為用戶提供聯(lián)線數(shù)字印刷系統(tǒng)，如圖8，它可以在線更換標簽，將數(shù)字印刷與傳統(tǒng)貼標技術(shù)融合，帶來全新的貼標能力，通過6-18個噴墨頭，提供所需的色彩組合，UV固化，這樣的單元可以達到12000/小時的容器生產(chǎn)。
這是一個典型的顛覆式創(chuàng)新應(yīng)用場景，因為它使得印刷的標簽完全可以按照個性化的需求來實現(xiàn)打印與貼標，但是，其技術(shù)又來源于數(shù)字技術(shù)，以及傳統(tǒng)貼標控制技術(shù)。
圖9-Gallus數(shù)字聯(lián)線印刷機
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，還需要一些個性化的部分，在原有的機器上，增加數(shù)字印刷單元，如圖9，將原有的印刷疊加更為個性化的部分，例如打碼、標識、個性化定制的標簽內(nèi)容，Gallus的數(shù)字連線標簽印刷可以達到1200dpi的印刷精度。
跨界融合帶來顛覆式創(chuàng)新
綜上所述，跨界融合為顛覆式創(chuàng)新帶來了機遇，顛覆式創(chuàng)新必然是用戶需求導(dǎo)向，能夠為用戶帶來更為便利的機器生產(chǎn)、更經(jīng)濟的系統(tǒng)、更簡單的機器。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)動技術(shù)都為這些機器的開發(fā)帶來風(fēng)險的降低，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)新型自動化企業(yè)。2017年7月，貝加萊成為ABB集團的機械自動化事業(yè)部。作為工業(yè)自動化領(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，為幾乎每個行業(yè)的客戶提供面向機器與工廠自動化、運動控制、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)通信標準，以及強大的Automation Studio軟件開發(fā)平臺，貝加萊不斷重新定義自動化工程的未來。受簡化流程和超出客戶預(yù)期的承諾驅(qū)動，貝加萊始終保持創(chuàng)新精神并處于工業(yè)自動化領(lǐng)域的前沿。
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