無軸PK有軸

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作者：張玉紅時間：2006-11-02 來源：控制工程

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無軸傳動系統(tǒng)取代原有的機械傳動系統(tǒng)，使得設(shè)計更為簡便，系統(tǒng)擴展更為容易，增強了易操作性并降低了維護(hù)成本。

“有軸傳動會逐漸失去市場，無軸傳動將逐漸占領(lǐng)市場?！?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/無軸傳動">無軸傳動概念的創(chuàng)始人Dr. Klaus Peters曾經(jīng)這樣預(yù)言。

20多年前，博世力士樂與KBA印刷設(shè)備公司合作開發(fā)了全球第一臺無軸傳動報紙印刷機，在Drupa（德魯巴）印刷展上亮相后，從此引發(fā)了全球印刷機無軸化的熱潮。如今，全球印刷企業(yè)用戶和生產(chǎn)商都將目光聚集在無軸傳動技術(shù)的發(fā)展上，而Dr. Klaus Peters的預(yù)言也逐漸被市場證實。

無軸傳動，又被稱為電子軸傳動或獨立傳動，采用直接驅(qū)動電機取代原有的齒輪和軸桿傳動系統(tǒng)。這種做法帶給印刷機械的好處是多方面的，由于去掉了各印刷單元的機械傳動鏈，從而消除了由于傳動所造成的對印刷質(zhì)量的影響，比如因為不可避免的扭力不穩(wěn)定性及齒輪的滯后性所導(dǎo)致的套準(zhǔn)飄移，加速或減速時容易套印不準(zhǔn)。如果傳動軸和齒輪的數(shù)目越多，其積累誤差系數(shù)就越大。不過利用無軸傳動技術(shù)則可完全避免這種誤差。至于開機時間的縮短、操作簡便性的增強、控制精度的提高等優(yōu)點也是眾多印刷機械制造商選擇無軸傳動技術(shù)的原因。

對于印刷機械制造商來說，是否采用無軸傳動一方面出于技術(shù)方面的考慮，另一方面也會考慮經(jīng)濟方面的因素。目前，國外的印刷機械制造商已全面采用了無軸傳動技術(shù)，國內(nèi)一些生產(chǎn)印刷機械的企業(yè)如北人、上海高斯、上海紫光也都已經(jīng)研制設(shè)計了不同類型的無軸傳動印刷機。據(jù)國內(nèi)印刷機械的專業(yè)人士預(yù)計，無軸傳動技術(shù)在未來的5年內(nèi)將會在中國有很大的發(fā)展。現(xiàn)在，我們一起來看看國內(nèi)外同行采用無軸傳動技術(shù)的實際經(jīng)驗吧。

博世力士樂：柔版印刷機

上海紫光機械有限公司是專門制造柔版印刷機的企業(yè)，2005年推出的YR420WZ據(jù)稱是國內(nèi)首款帶有無軸傳動系統(tǒng)的柔版印刷機，這款印刷機在設(shè)計過程中選擇了博世力士樂公司專門針對印刷及紙張?zhí)幚硇袠I(yè)的無軸傳動系統(tǒng)SYNAX200。

圖1:電子軸

上海紫光機械有限公司的總工陳金成先生是YR420WZ柔版印刷機研發(fā)設(shè)計的主要負(fù)責(zé)人，據(jù)他介紹，無軸傳動印刷機要達(dá)到的基本控制要求主要有三點：收放卷平穩(wěn)；張力恒定；套印準(zhǔn)確。而博世力士樂的SYNAX200系統(tǒng)提供的同步控制、收放卷控制、張力控制、自動套準(zhǔn)控制這幾種功能在YR420WZ柔版印刷機上得到了很好的應(yīng)用。

那么，SYNAX200系統(tǒng)的這幾種功能在YR420WZ柔版印刷機上是如何實現(xiàn)的呢？陳金成先生和博世力士樂中國電子傳動與控制部門的凌俊先生給我們做了詳細(xì)的介紹。

印刷機的同步控制包括位置同步、速度同步以及電子凸輪的同步，SYNAX200系統(tǒng)中的運動控制器PPC-R22.1可不間斷地計算產(chǎn)生虛擬主軸的位置，并通過光纜即時傳送至各個驅(qū)動器IndraDrive C/M，從而實現(xiàn)印刷過程的同步運作。

圖2：虛擬主軸及機械主軸的比較和工作原理。

SYNAX200系統(tǒng)可以提供三種收放卷的方式：浮動輥、張力傳感器、甚至無傳感器方式。上海紫光的YR420WZ柔版印刷機采用的是根據(jù)浮動輥的位置來調(diào)整收放卷的速度，收放卷系統(tǒng)包括一臺伺服電機（用它來驅(qū)動放卷的軸），一個浮動輥，一個相位傳感器以及伺服驅(qū)動器。相位傳感器根據(jù)浮動輥擺動的不同位置產(chǎn)生不同的電壓信號，輸送到伺服驅(qū)動器來控制伺服電機的轉(zhuǎn)動?？梢詫⑾辔粋鞲衅髟诟虞仈[動到中間位置時產(chǎn)生的電壓信號作為設(shè)定值，位置檢測值是根據(jù)浮動輥的不同位置不斷變化的，伺服驅(qū)動器通過一系列的運算調(diào)節(jié)速度調(diào)整量來進(jìn)行速度控制?！皩嶋H應(yīng)用中，紙卷不會是很圓的，有可能是扁的，所以收放卷一定要保證平穩(wěn)，這個系統(tǒng)的運行效果還是不錯的?！标惤鸪上壬u價說。

圖3：采用Cartridge DDRTM進(jìn)行重新設(shè)計
后的印刷機組比以前的結(jié)構(gòu)簡單許多。

因為張力對印刷套準(zhǔn)的影響非常大，所以張力控制的要求是保證張力恒定。在檢測輥的兩端安裝張力傳感器，通過對信號的放大轉(zhuǎn)換成驅(qū)動器能接受的模擬信號，通過一系列的運算來調(diào)節(jié)初始輥的轉(zhuǎn)速，以保證表面線速度的一致，達(dá)到控制張力恒定的目的。除了收放卷，還需要對進(jìn)出印刷及加工處理單元（模切、燙金等）的紙張進(jìn)行進(jìn)一步的張力控制，以使印刷處于最佳狀態(tài)。

利用基本型的IndraDrive伺服驅(qū)動器和MAD電機做收放卷，以及MSK電機進(jìn)行二次張力控制，操作人員只需從VEP-力士樂嵌入式終端輸入簡單的參數(shù)，系統(tǒng)就可以自動完成上面這兩項工作。

對于自動套準(zhǔn)來說，它的控制比張力控制更為復(fù)雜，因為張力的初始設(shè)定值是恒定的，而套準(zhǔn)控制中色標(biāo)位置的目標(biāo)值和檢測值都是變化的，并且自動套準(zhǔn)對色標(biāo)傳感器的處理時間也有相當(dāng)高的要求。色標(biāo)傳感器將檢測到的紙張上的色標(biāo)位置信息進(jìn)行高速處理后傳輸給配有高速數(shù)據(jù)端口（響應(yīng)時間<1us）的伺服驅(qū)動器，而后利用MSK電機執(zhí)行動態(tài)的相位偏置達(dá)到精確套準(zhǔn)的目的。

圖4：利用直接驅(qū)動技術(shù)可以很方便將這款
5 色印刷機擴展為10 色。