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無(wú)軸PK有軸

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作者:張玉紅 時(shí)間:2006-11-02 來(lái)源:控制工程 收藏

無(wú)軸傳動(dòng)系統取代原有的機械傳動(dòng)系統,使得設計更為簡(jiǎn)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(dòng)會(huì )逐漸失去市場(chǎng),將逐漸占領(lǐng)市場(chǎng)?!?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/無(wú)軸傳動(dòng)">無(wú)軸傳動(dòng)概念的創(chuàng )始人Dr. Klaus Peters曾經(jīng)這樣預言。

20多年前,博世力士樂(lè )與KBA印刷設備公司合作開(kāi)發(fā)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(fā)了全球印刷機無(wú)軸化的熱潮。如今,全球印刷企業(yè)用戶(hù)和生產(chǎn)商都將目光聚集在無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展上,而Dr. Klaus Peters的預言也逐漸被市場(chǎng)證實(shí)。

無(wú)軸傳動(dòng),又被稱(chēng)為電子軸傳動(dòng)或獨立傳動(dòng),采用直接驅動(dòng)電機取代原有的齒輪和軸桿傳動(dòng)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(dòng)鏈,從而消除了由于傳動(dòng)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定性及齒輪的滯后性所導致的套準飄移,加速或減速時(shí)容易套印不準。如果傳動(dòng)軸和齒輪的數目越多,其積累誤差系數就越大。不過(guò)利用無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)則可完全避免這種誤差。至于開(kāi)機時(shí)間的縮短、操作簡(jiǎn)便性的增強、控制精度的提高等優(yōu)點(diǎn)也是眾多制造商選擇無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)的原因。

對于制造商來(lái)說(shuō),是否采用無(wú)軸傳動(dòng)一方面出于技術(shù)方面的考慮,另一方面也會(huì )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(wú)軸傳動(dòng)技術(shù),國內一些生產(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)研制設計了不同類(lèi)型的無(wú)軸傳動(dòng)印刷機。據國內印刷機械的專(zhuān)業(yè)人士預計,無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)在未來(lái)的5年內將會(huì )在中國有很大的發(fā)展?,F在,我們一起來(lái)看看國內外同行采用無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)的實(shí)際經(jīng)驗吧。

博世力士樂(lè ):柔版印刷機

上海紫光機械有限公司是專(zhuān)門(mén)制造柔版印刷機的企業(yè),2005年推出的YR420WZ據稱(chēng)是國內首款帶有無(wú)軸傳動(dòng)系統的柔版印刷機,這款印刷機在設計過(guò)程中選擇了博世力士樂(lè )公司專(zhuān)門(mén)針對印刷及紙張處理行業(yè)的無(wú)軸傳動(dòng)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(fā)設計的主要負責人,據他介紹,無(wú)軸傳動(dòng)印刷機要達到的基本控制要求主要有三點(diǎn):收放卷平穩;張力恒定;套印準確。而博世力士樂(lè )的SYNAX200系統提供的同步控制、收放卷控制、張力控制、自動(dòng)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(shí)現的呢?陳金成先生和博世力士樂(lè )中國電子傳動(dòng)與控制部門(mén)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(dòng)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(guò)光纜即時(shí)傳送至各個(gè)驅動(dòng)器IndraDrive C/M,從而實(shí)現印刷過(guò)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(dòng)輥、張力傳感器、甚至無(wú)傳感器方式。上海紫光的YR420WZ柔版印刷機采用的是根據浮動(dòng)輥的位置來(lái)調整收放卷的速度,收放卷系統包括一臺伺服電機(用它來(lái)驅動(dòng)放卷的軸),一個(gè)浮動(dòng)輥,一個(gè)相位傳感器以及伺服驅動(dòng)器。相位傳感器根據浮動(dòng)輥擺動(dòng)的不同位置產(chǎn)生不同的電壓信號,輸送到伺服驅動(dòng)器來(lái)控制伺服電機的轉動(dòng)??梢詫⑾辔粋鞲衅髟诟?dòng)輥擺動(dòng)到中間位置時(shí)產(chǎn)生的電壓信號作為設定值,位置檢測值是根據浮動(dòng)輥的不同位置不斷變化的,伺服驅動(dòng)器通過(guò)一系列的運算調節速度調整量來(lái)進(jìn)行速度控制?!皩?shí)際應用中,紙卷不會(huì )是很圓的,有可能是扁的,所以收放卷一定要保證平穩,這個(gè)系統的運行效果還是不錯的?!标惤鸪上壬u價(jià)說(shuō)。

采用cartridge ddrtm進(jìn)行重新設計
圖3:采用Cartridge DDRTM進(jìn)行重新設計
后的印刷機組比以前的結構簡(jiǎn)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(guò)對信號的放大轉換成驅動(dòng)器能接受的模擬信號,通過(guò)一系列的運算來(lái)調節初始輥的轉速,以保證表面線(xiàn)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(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伺服驅動(dòng)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(lè )嵌入式終端輸入簡(jiǎn)單的參數,系統就可以自動(dòng)完成上面這兩項工作。

對于自動(dòng)套準來(lái)說(shuō),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(dòng)套準對色標傳感器的處理時(shí)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(jìn)行高速處理后傳輸給配有高速數據端口(響應時(shí)間<1us)的伺服驅動(dòng)器,而后利用MSK電機執行動(dòng)態(tài)的相位偏置達到精確套準的目的。

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

“采用了無(wú)軸傳動(dòng)的技術(shù),提高了印刷機的模塊化程度以及減少了輔助時(shí)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(lái)

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