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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(tǒng)取代原有的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),使得設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)便,系統(tǒng)擴(kuò)展更為容易,增強(qiáng)了易操作性并降低了維護(hù)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://cafeforensic.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(yù)言。

          20多年前,博世力士樂(lè)與KBA印刷設(shè)備公司合作開(kāi)發(fā)了全球第一臺(tái)報(bào)紙印刷機(jī),在Drupa(德魯巴)印刷展上亮相后,從此引發(fā)了全球印刷機(jī)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(yù)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(dú)立傳動(dòng),采用直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)取代原有的齒輪和軸桿傳動(dòng)系統(tǒng)。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(jī)械傳動(dòng)鏈,從而消除了由于傳動(dòng)所造成的對(duì)印刷質(zhì)量的影響,比如因?yàn)椴豢杀苊獾呐ちΣ环€(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(shí)容易套印不準(zhǔn)。如果傳動(dòng)軸和齒輪的數(shù)目越多,其積累誤差系數(shù)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(jī)時(shí)間的縮短、操作簡(jiǎn)便性的增強(qiáng)、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(duì)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(jì)方面的因素。目前,國(guó)外的印刷機(jī)械制造商已全面采用了無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù),國(guó)內(nèi)一些生產(chǎn)印刷機(jī)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(jì)了不同類(lèi)型的無(wú)軸傳動(dòng)印刷機(jī)。據(jù)國(guó)內(nèi)印刷機(jī)械的專(zhuān)業(yè)人士預(yù)計(jì),無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)在未來(lái)的5年內(nèi)將會(huì)在中國(guó)有很大的發(fā)展?,F(xiàn)在,我們一起來(lái)看看國(guó)內(nèi)外同行采用無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)吧。

          博世力士樂(lè):柔版印刷機(jī)

          上海紫光機(jī)械有限公司是專(zhuān)門(mén)制造柔版印刷機(jī)的企業(yè),2005年推出的YR420WZ據(jù)稱(chēng)是國(guó)內(nèi)首款帶有無(wú)軸傳動(dòng)系統(tǒng)的柔版印刷機(jī),這款印刷機(jī)在設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇了博世力士樂(lè)公司專(zhuān)門(mén)針對(duì)印刷及紙張?zhí)幚硇袠I(yè)的無(wú)軸傳動(dòng)系統(tǒng)SYNAX200。

          電子軸
          圖1:電子軸

          上海紫光機(jī)械有限公司的總工陳金成先生是YR420WZ柔版印刷機(jī)研發(fā)設(shè)計(jì)的主要負(fù)責(zé)人,據(jù)他介紹,無(wú)軸傳動(dòng)印刷機(jī)要達(dá)到的基本控制要求主要有三點(diǎn):收放卷平穩(wěn);張力恒定;套印準(zhǔn)確。而博世力士樂(lè)的SYNAX200系統(tǒng)提供的同步控制、收放卷控制、張力控制、自動(dòng)套準(zhǔn)控制這幾種功能在YR420WZ柔版印刷機(jī)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(jī)上是如何實(shí)現(xiàn)的呢?陳金成先生和博世力士樂(lè)中國(guó)電子傳動(dòng)與控制部門(mén)的凌俊先生給我們做了詳細(xì)的介紹。

          印刷機(jī)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(yùn)動(dòng)控制器PPC-R22.1可不間斷地計(jì)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(qū)動(dòng)器IndraDrive C/M,從而實(shí)現(xiàn)印刷過(guò)程的同步運(yùn)作。

          虛擬主軸及機(jī)械主軸的比較和工作原理
          圖2:虛擬主軸及機(jī)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(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(jī)采用的是根據(jù)浮動(dòng)輥的位置來(lái)調(diào)整收放卷的速度,收放卷系統(tǒng)包括一臺(tái)伺服電機(jī)(用它來(lái)驅(qū)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(qū)動(dòng)器。相位傳感器根據(jù)浮動(dòng)輥擺動(dòng)的不同位置產(chǎn)生不同的電壓信號(hào),輸送到伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)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(hào)作為設(shè)定值,位置檢測(cè)值是根據(jù)浮動(dòng)輥的不同位置不斷變化的,伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)一系列的運(yùn)算調(diào)節(jié)速度調(diào)整量來(lái)進(jìn)行速度控制。“實(shí)際應(yīng)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(wěn),這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效果還是不錯(cuò)的?!标惤鸪上壬u(píng)價(jià)說(shuō)。

          采用cartridge ddrtm進(jìn)行重新設(shè)計(jì)
          圖3:采用Cartridge DDRTM進(jìn)行重新設(shè)計(jì)
          后的印刷機(jī)組比以前的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單許多。

          因?yàn)閺埩?duì)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(cè)輥的兩端安裝張力傳感器,通過(guò)對(duì)信號(hào)的放大轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)器能接受的模擬信號(hào),通過(guò)一系列的運(yùn)算來(lái)調(diào)節(jié)初始輥的轉(zhuǎn)速,以保證表面線(xiàn)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(duì)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(dòng)器和MAD電機(jī)做收放卷,以及MSK電機(jī)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(shù),系統(tǒng)就可以自動(dòng)完成上面這兩項(xiàng)工作。

          對(duì)于自動(dòng)套準(zhǔn)來(lái)說(shuō),它的控制比張力控制更為復(fù)雜,因?yàn)閺埩Φ某跏荚O(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(cè)值都是變化的,并且自動(dòng)套準(zhǔn)對(duì)色標(biāo)傳感器的處理時(shí)間也有相當(dāng)高的要求。色標(biāo)傳感器將檢測(cè)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(shí)間<1us)的伺服驅(qū)動(dòng)器,而后利用MSK電機(jī)執(zhí)行動(dòng)態(tài)的相位偏置達(dá)到精確套準(zhǔn)的目的。

          利用直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以很方便將這款
          圖4:利用直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以很方便將這款
          5 色印刷機(jī)擴(kuò)展為10 色。

          “采用了無(wú)軸傳動(dòng)的技術(shù),提高了印刷機(jī)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(wěn)定性有很大提高,套準(zhǔn)精度由原來(lái)

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