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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 收藏

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

“有軸傳動會逐漸失去市場,將逐漸占領市場。”概念的創始人Dr. Klaus Peters曾經這樣預言。

20多年前,博世力士樂與KBA印刷設備公司合作開發了全球第一臺報紙印刷機,在Drupa(德魯巴)印刷展上亮相后,從此引發了全球印刷機無軸化的熱潮。如今,全球印刷企業用戶和生產商都將目光聚集在無軸傳動技術的發展上,而Dr. Klaus Peters的預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,采用直接驅動電機取代原有的齒輪和軸桿傳動系統。這種做法帶給的好處是多方面的,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量的影響,比如因為不可避免的扭力不穩定性及齒輪的滯后性所導致的套準飄移,加速或減速時容易套印不準。如果傳動軸和齒輪的數目越多,其積累誤差系數就越大。不過利用無軸傳動技術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點也是眾多制造商選擇無軸傳動技術的原因。

對于制造商來說,是否采用無軸傳動一方面出于技術方面的考慮,另一方面也會考慮經濟方面的因素。目前,國外的印刷機械制造商已全面采用了無軸傳動技術,國內一些生產印刷機械的企業如北人、上海高斯、上海紫光也都已經研制設計了不同類型的無軸傳動印刷機。據國內印刷機械的專業人士預計,無軸傳動技術在未來的5年內將會在中國有很大的發展。現在,我們一起來看看國內外同行采用無軸傳動技術的實際經驗吧。

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,2005年推出的YR420WZ據稱是國內首款帶有無軸傳動系統的柔版印刷機,這款印刷機在設計過程中選擇了博世力士樂公司專門針對印刷及紙張處理行業的無軸傳動系統SYNAX200。

電子軸
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柔版印刷機研發設計的主要負責人,據他介紹,無軸傳動印刷機要達到的基本控制要求主要有三點:收放卷平穩;張力恒定;套印準確。而博世力士樂的SYNAX200系統提供的同步控制、收放卷控制、張力控制、自動套準控制這幾種功能在YR420WZ柔版印刷機上得到了很好的應用。

那么,SYNAX200系統的這幾種功能在YR420WZ柔版印刷機上是如何實現的呢?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系統中的運動控制器PPC-R22.1可不間斷地計算產生虛擬主軸的位置,并通過光纜即時傳送至各個驅動器IndraDrive C/M,從而實現印刷過程的同步運作。

虛擬主軸及機械主軸的比較和工作原理
圖2:虛擬主軸及機械主軸的比較和工作原理。

SYNAX200系統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浮動輥的位置來調整收放卷的速度,收放卷系統包括一臺伺服電機(用它來驅動放卷的軸),一個浮動輥,一個相位傳感器以及伺服驅動器。相位傳感器根據浮動輥擺動的不同位置產生不同的電壓信號,輸送到伺服驅動器來控制伺服電機的轉動。可以將相位傳感器在浮動輥擺動到中間位置時產生的電壓信號作為設定值,位置檢測值是根據浮動輥的不同位置不斷變化的,伺服驅動器通過一系列的運算調節速度調整量來進行速度控制。“實際應用中,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,這個系統的運行效果還是不錯的。”陳金成先生評價說。

采用cartridge ddrtm進行重新設計
圖3:采用Cartridge DDRTM進行重新設計
后的印刷機組比以前的結構簡單許多。

因為張力對印刷套準的影響非常大,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換成驅動器能接受的模擬信號,通過一系列的運算來調節初始輥的轉速,以保證表面線速度的一致,達到控制張力恒定的目的。除了收放卷,還需要對進出印刷及加工處理單元(模切、燙金等)的紙張進行進一步的張力控制,以使印刷處于最佳狀態。

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

對于自動套準來說,它的控制比張力控制更為復雜,因為張力的初始設定值是恒定的,而套準控制中色標位置的目標值和檢測值都是變化的,并且自動套準對色標傳感器的處理時間也有相當高的要求。色標傳感器將檢測到的紙張上的色標位置信息進行高速處理后傳輸給配有高速數據端口(響應時間<1us)的伺服驅動器,而后利用MSK電機執行動態的相位偏置達到精確套準的目的。

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

“采用了無軸傳動的技術,提高了印刷機的模塊化程度以及減少了輔助時間,使得印刷紙張張力的穩定性有很大提高,套準精度由原來

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