比如卷筒紙膠印機各機組間,印刷機組和折頁機組,印刷機組和給紙機組之間都是由一個主電機帶動主傳動軸和斜齒輪傳遞到個印刷機組的,各印刷機組的同步運轉來完成印刷任務的。即為有軸傳動。
由于科學技術飛速發展,到了20世紀90年代中期推出了印刷機的各印刷機組由獨立的電機驅動,機組之間不設有機械軸,各機組不再依靠機械軸同步運行而是由電子軸來完成印刷任務了。即而無軸傳動印刷機。無軸傳動系統實際上是一種伺服系統,伺服系統是使物體的位置、方位、狀態等輸出被控制量能夠跟隨輸入目標值或給定值的任意變化而變化的自動控制系統。它來用眾多的伺服電機來分別驅動各機組的伺服運行,這些伺服電機并非各自為政,而是緊密相連相約的,它們的驅動系統是由不同層次的網絡傳輸信號來控制,從而在瞬間實現協作和機組的同步運行,這些驅動設備以及各種網絡形成了一條“虛擬軸”從而取代了有軸來帶動印刷機組同步運行,因此稱這樣的一種自動化控制系統為無軸傳動技術。如圖—所示為此人生產N431小塔的系統配置圖。此畫面可進行用戶謄錄,高級用戶登錄后可打開“創建作業”或“編輯作業”的開關,這樣才能在另一個“作業管理”畫面上才能進行相應的操作,此畫面上的其他功能主要用于系統安裝調試階段,只有經過專門培訓且有此人授權的專業人員才能進行操作,其他人員不得操作或修改系統參數,這主要為了確保系統的安全可靠運行。

此人生產的N431小踏的控制系統組成如圖二、三所示。它是由上位機+PLC控制(三菱)+BAUMUELLER驅動控制系統。此系統的核心是MDS(M-Drive驅動器組控制器),它為相關的驅動器組計算給定值,并且控制驅動器的同步循環周期(當PLC供電后,自動重復執行程序掃描和I/O。
掃描,即輸入采樣,用戶程序執行和輸出、刷新三個階段,完成上述三個階段是一個掃描周期,在完成一個周期后,在輸入所有輸入狀態和數據,并將其狀態和數據存入I/O映象區中相應單元的狀態和數據也不會改變。MDS通過SERCOS總線給驅動器分配的給定值,每個電機需要一個M-Drive作為驅動器的控制器。如圖二。

(1) 上位機:為工業PC用以太網TCP與PLC控制系統和BAUMUELLER驅動系統通訊。
(2) PLC控制系統選用的三菱Q系列PLC,PLC之間采用CCbbbb現場總線通訊,主PLC采用的高性能的Q06HCPU,可以實現遠程讀寫和監控程序,PLC與BAUMUELLER驅動系統之間通過以太網UDP協議(可收集或更改PLC數據,監視CPU模塊運作,控制狀態及傳遞任意數據),以太網是連接信息處理器的(諸如個人計算機和工作站)最廣泛的網路。如圖三
控制系統:

(3) BAUMUELLER驅動系統之間SERCOS光纜進行連接,如圖四
光纜電線:

印刷機無軸驅動管理模式各有不同,有的采用512x32-bit標準板本控制作為MDS,這種MDS管理器通過光纖網絡連接后最多可以由MDS-Master管理32個MDS,一個MDS管理器最大可以管理48個變頻驅動器MDS同步驅動電機。
如圖五 MDS-同步驅動控制的電機驅動控制管理器
MDC-電機驅動控制器 M-伺服電機

無軸傳動系統的優缺點:
優點:
(1)精確度提高:
我們都知道傳統的傳動是采用一個主軸傳送動力,每個部分之間又靠傳動齒輪來傳動傳遞移動力矩,雖然在設計都考慮了扭轉變形的影響,但是這種變形是不可避免的。而無軸傳動方式不存在機械轉軸扭曲和齒輪間的齒隙游移。因此也就不會產生所謂的傳遞誤差,而齒輪之間長時間的磨合擠壓就會產生變形和磨損,從而會影響到動力的傳動精度,就會造成印品的套印誤差,而無軸傳動系統就不會產生這種缺陷。而套印誤差亦可忽略不計。
(2)操作方便靈活:
無軸傳動是由多臺電機驅動的,控制信號直截作用于伺服電機,各電機都可獨立工作,而電機可直截調節印刷滾筒的相位。這就為快速響應提供了可靠保證,而有軸傳動是做不到這一點的。另外每個印刷塔甚至每個印刷橋之間都是獨立的,在準備印刷階段每個部分的操作都可以不受其它部分的約束。這就給操作者節省了大量時間,這也就提高了生產效率。另外無軸傳動系統的靈活性還體現在它可以和不同的廠商提供不同的外國設備實現理想的對接,任意組合,達到完美的組合。
(3)噪聲減小:
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因為有軸是屏棄了傳統的主軸、齒輪箱等,這就會產生很大的噪音,而無軸傳動系統是采用一些控制模塊來驅動每個印刷滾筒的驅動電機,這就減少了運動機件,簡化了機械結構,也就減少了產生機械振動的部件,因此在運轉過程中也就大大降低了噪聲。
(4)便于功能擴展:
因為是無軸傳動,所以組合配置方便靈活,便于功能擴展,如果遇到報紙擴版,需要增加機組,無軸控制系統就可以很方便地將新的印刷機組與原來的印刷機組結合,沒有機械方面的連接的麻煩,各機組可由伺服驅動電機驅動,可以獨立工作,比有軸安裝起來方便的多。
(5)可進行遠程診斷:
進入網絡時代,縮短了企業與企業之間的距離,使印刷機的遠程診斷和技術服務成了可能。而無軸傳動印刷機的數字化控制系統的應用,又使遠程診斷的可能變成了現實。如果設備出現了故障,無論你在哪個省份,機器放在什么地方,只要有一根連接因特網的網絡線,只要你告知無軸傳動系統印刷機生產廠家,幾乎你的機器出現問題時,就可為您進行遠程技術服務,解決故障,從而可以大大降低停機時間,確保生產任務的完成。
(6)傳動精度提高:
伺服傳動和矢量傳動可以提供每轉400萬脈沖甚至更高的編碼器。因為它們極其精確,能夠對位置、速率、速度進行精密控制,完全可以搞定高精度的套印(能在0.001mm的范圍內對印版滾筒進行調整)和提高印刷要求。
無軸傳動系統應注意的問題:
(1) 我們很容易的想問一個很簡單的道理,就是越是原始的越容易維護,無軸傳動系統采用了眾多的電機,眾多的模塊來進行工作,這就很難保證哪個電機哪個模塊不會出現問題,就是一根線頭沒有接好,就不能準確的將信號正確地發送出去,就會使下一級接收不到信號,也就無法構成反饋回路,也就無法開機。因此使用無軸傳動系統對電氣維修等工作提出了更加嚴格、技術水平更高的要求,也就是說沒有一定技術能力的技術人員是勝任不了此項工作。
(2) 采用無軸傳動系統控制印刷機,第一是為了保證無軸傳動的伺服電機的功率要比有軸的功率要大,電網的穩定性要高,可靠性好,還要保證使伺服系統有足夠的響應力。以免由于起動時的靜阻力矩和制動時的慣性力矩而影響機器運轉的同步精度,尤其是起動力矩更為重要。我認為一般同等功率的無軸伺服電機傳動功率和有軸的傳動功率一般在1.3~1.5倍左右。
(3) 無軸傳動技術的應用,雖然機械部件減少許多,但是它對機械結構的剛性,零部件的制造精度和安裝精度更高了。
無軸傳動印刷機的展望
從目前來看印報機的發展,無軸傳動系統已成為大中型企業印報機的主流設備,今后將隨著無軸傳動方式,且朝著高速、高精度、高自動化方向發展,同時加上卷筒紙自動接紙,自動套印,自動檢測,自動黑色預制,遠程診斷等高新技術的應用的成熟,將是印報機業內追求的主流,但是無軸傳動系統印報機的造價仍然是比較高,對維修人員的技術水平也是比較高的。因此有軸卷筒紙印報機仍是中小企業印報機主要設備。但從目前印報機的發展狀況來看,無軸傳動系統已經成為印報機的主流傳動形式,今后將以無軸傳動系統方式而主,且向著高速度、高可靠性、高自動化、無縫、無水、無版的方向發展。但今后無軸傳動系統將取代有軸傳動。










