甘德韶

（松德智慧裝備股份有限公司，中山 528427）

印刷機(jī)無(wú)軸傳動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)

甘德韶

（松德智慧裝備股份有限公司，中山 528427）

印刷事業(yè)自古以來(lái)就是我國(guó)的四大發(fā)明技術(shù)之一，具有很強(qiáng)的技術(shù)性和專業(yè)性。但是，在實(shí)際的印刷過(guò)程中，印刷機(jī)無(wú)軸傳動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)依舊有待完善。本文主要針對(duì)印刷無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施。

印刷機(jī)無(wú)軸傳動(dòng)硬件同步控制

近年來(lái)，印刷機(jī)的無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，已作為一門技術(shù)進(jìn)入商業(yè)化階段。雖然如此，它仍有一些有待解決的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題。首先，因?yàn)閭鹘y(tǒng)機(jī)械技術(shù)的發(fā)展速度慢于數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，所以研究設(shè)計(jì)人員為了滿足快速響應(yīng)的要求，不得不選用30 kW以上的大功率電機(jī)，導(dǎo)致印刷過(guò)程中常常出現(xiàn)很多的技術(shù)性問(wèn)題。所以，對(duì)無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)施以多方位、多層面的分析顯得尤為重要。

1　印刷無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用

（1）無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。無(wú)軸傳動(dòng)系統(tǒng)主動(dòng)優(yōu)化機(jī)電系統(tǒng)，還能適應(yīng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，所以能達(dá)到經(jīng)濟(jì)和性能的最優(yōu)化。在發(fā)展的過(guò)程中，它以較快的速度實(shí)現(xiàn)了整個(gè)印刷體系的普及。同時(shí)，印刷機(jī)無(wú)軸傳動(dòng)系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、控制精度高、維護(hù)方便等的優(yōu)勢(shì)。綜上所述，關(guān)注印刷機(jī)無(wú)軸傳動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)的研究具有重要的實(shí)踐意義。

（2）傳統(tǒng)印刷與無(wú)軸傳動(dòng)的對(duì)比分析。在傳統(tǒng)方式中，印刷機(jī)由于使用過(guò)程中的磨損和材料方面的因素會(huì)使其工作精度降低，并且整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)最終執(zhí)行的好壞受皮帶、軸、齒輪等在整個(gè)加工和裝配過(guò)程中誤差的影響。再者，為了彌補(bǔ)加工和裝配主軸的誤差，機(jī)組之間不得不采用彈性聯(lián)軸器。相較于傳統(tǒng)方式，在無(wú)軸傳動(dòng)系統(tǒng)中，自適應(yīng)的電動(dòng)機(jī)是印刷滾筒直接的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，并且相一致的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各單元的動(dòng)作同步。這樣機(jī)械結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化的同時(shí)也避免了機(jī)械誤差的影響，降低了機(jī)械加工的成本。

無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)通過(guò)參數(shù)設(shè)置就能完成印刷機(jī)的無(wú)軸控制。它并不需要進(jìn)行復(fù)雜的編程，傳統(tǒng)方式中的機(jī)械軸由電子軸所代替，各電子軸之間的數(shù)據(jù)通訊通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)。在無(wú)軸傳動(dòng)系統(tǒng)中，同步運(yùn)動(dòng)的基本保障是其硬件設(shè)備，而電子齒輪、運(yùn)動(dòng)控制總線技術(shù)和電子凸輪適于同步運(yùn)動(dòng)控制關(guān)系緊密的關(guān)鍵技術(shù)。其中，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)作為無(wú)軸傳動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng)功能，是由電子齒輪和電子凸輪實(shí)現(xiàn)的。高度精確性的度相位和速度要保持同步進(jìn)行，并且他們的同步是電子齒輪的精確調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。引入電子齒輪，使整個(gè)系統(tǒng)的同步調(diào)節(jié)更方便、快捷。實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格產(chǎn)品傳輸?shù)耐降姆蔷€性運(yùn)動(dòng)，是電子凸輪的功勞。它取代了機(jī)械凸輪和特殊齒輪，才使該功能得以實(shí)現(xiàn)。連接數(shù)字的驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)的控制器的總線是運(yùn)動(dòng)控制總線。由于數(shù)字的控制設(shè)備和驅(qū)動(dòng)設(shè)備應(yīng)用于無(wú)軸系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)，因此傳統(tǒng)上的位置反饋環(huán)就沒(méi)有存在的必要，這就帶來(lái)了一個(gè)優(yōu)勢(shì)：控制器的負(fù)擔(dān)降低了，可控軸數(shù)增加了。

2　無(wú)軸傳動(dòng)系統(tǒng)中的硬件設(shè)備

搭建系統(tǒng)控制平臺(tái)并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制算法軟件是無(wú)軸傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵。這里，相對(duì)來(lái)講比較豐富的是軟件的算法和實(shí)現(xiàn)方式。作為控制系統(tǒng)基礎(chǔ)的硬件平臺(tái)也是系統(tǒng)的關(guān)鍵，具體包括運(yùn)動(dòng)控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和執(zhí)行伺服電機(jī)。

運(yùn)動(dòng)控制器的功能包括電子齒輪、電子凸輪、過(guò)程控制、點(diǎn)動(dòng)功能、I/O接口、控制器聯(lián)接現(xiàn)場(chǎng)總線連接等，控制著各個(gè)跟隨軸的同步運(yùn)動(dòng)。目前來(lái)講，模塊化的控制器SYNAN200是典型的無(wú)軸控制系統(tǒng)，具有基于PC總線的插槽、現(xiàn)場(chǎng)總線、本地與分散的I/O接口、以太網(wǎng)接口、集成快速故障診斷窗口等。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是無(wú)軸系統(tǒng)的另一構(gòu)成部分，它的系統(tǒng)性能由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制能力、動(dòng)態(tài)性能和響應(yīng)時(shí)間決定。除此之外，為了使各個(gè)電機(jī)高精度同步運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)器應(yīng)具備高分辨率的反饋、響應(yīng)迅速、安全性高等特點(diǎn)。SYNAX200系統(tǒng)采用數(shù)字智能驅(qū)動(dòng)器減輕了控制器的負(fù)荷，應(yīng)用了多軸擴(kuò)展，同時(shí)還具備串行通信接口、I/O和模擬量接口、編碼器接口等。

對(duì)于伺服電機(jī)的基礎(chǔ)要求是：大扭矩、靈敏度高、防爆等性能和絕對(duì)高精度或增量型的位置反饋編碼器。

3　SERCOS同步控制技術(shù)

現(xiàn)今，電子主軸已經(jīng)可以代替機(jī)械主軸，但必須注意一個(gè)技術(shù)上的問(wèn)題：原先系統(tǒng)中的精確程度要保持同步。實(shí)現(xiàn)高速、高效、高精度的關(guān)鍵技術(shù)之一是基于DSP （Digital Signal Processor）傳動(dòng)裝置的同步控制和多個(gè)控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制。目前來(lái)講，最適合同步和協(xié)調(diào)控制的串行 實(shí) 時(shí) 通 訊 協(xié) 議 是SERCOS（SerialRealTime Communication System）。SERCO的界面具有標(biāo)準(zhǔn)化和國(guó)際化，并且其綜合能力較強(qiáng)。對(duì)于不同制造商的產(chǎn)品，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字驅(qū)動(dòng)器和控制器之間的無(wú)障礙操作而發(fā)揮設(shè)備的最佳功能。印刷機(jī)是一種精密的機(jī)械產(chǎn)品，屬于典型的光機(jī)電一體化產(chǎn)品，在要求有很快的速度的同時(shí)也要求有很高的質(zhì)量。在速度方面，卷筒紙膠印機(jī)的最高速度可以到達(dá)80000張/小時(shí)。另一方面，要求運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確，這是由印刷品的特點(diǎn)決定的。

4　驅(qū)動(dòng)技術(shù)是高度精確的自適應(yīng)控制

在無(wú)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的電子軸上，要保證其高度的精確定位。它非常細(xì)致地將每一轉(zhuǎn)都分為四百萬(wàn)分之一，滾筒的角位置是通過(guò)角位置編碼器來(lái)檢測(cè)的。在控制臺(tái)上進(jìn)行編程，且轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)是受運(yùn)動(dòng)的控制器掌控。在整個(gè)系統(tǒng)中，自適應(yīng)的電機(jī)提供了系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力。機(jī)電系統(tǒng)具有耦合性的特點(diǎn)，機(jī)械的數(shù)字控制由各種凸輪曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合無(wú)軸印刷的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面配合，對(duì)其驅(qū)動(dòng)的精度進(jìn)行全面控制，還要對(duì)設(shè)備的整體性能進(jìn)行全面檢測(cè)。在進(jìn)行印刷前，要對(duì)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行全面分析，保證其驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的可靠性。同時(shí)，還要調(diào)整最為合適的控制系統(tǒng)，讓無(wú)軸印刷技術(shù)能夠具備較好的自適應(yīng)效果；與各個(gè)機(jī)控系統(tǒng)進(jìn)行全面配合，只有這樣其無(wú)軸傳輸系統(tǒng)才能被全面完善。此外，在整個(gè)編程體系中，應(yīng)當(dāng)不斷提升其編程應(yīng)用的可靠性，加強(qiáng)其軟件驅(qū)動(dòng)的智能化。只有這樣，其無(wú)軸傳動(dòng)的效率才能不斷被增強(qiáng)。

5　結(jié)語(yǔ)

印刷機(jī)無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用十分重要，不僅能夠全面提升印刷效率，而且與傳統(tǒng)的印刷體系相比，具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。在進(jìn)行該技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)其硬件設(shè)備體系進(jìn)行全面完善，然后采用SERCOS同步控制技術(shù)對(duì)其支部體系進(jìn)行控制，最后采用高精度自適應(yīng)控制驅(qū)動(dòng)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化控制，從而實(shí)現(xiàn)全面優(yōu)化印刷機(jī)的印刷效率。

［1］陳康昊.無(wú)軸傳動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開發(fā)研究［D］.北京：北京工業(yè)大學(xué)，2010：16-22.

［2］王偉.無(wú)軸傳動(dòng)控制器的研究 ［D］.西安：西安理工大學(xué)，2007：56-58.

［3］李錦平.無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)在單張紙膠印機(jī)上的應(yīng)用研究［D］.廣州：華南理工大學(xué)，2010：115-117.

［4］涂曉曼.無(wú)軸傳動(dòng)控制系統(tǒng)的分析與研究［D］.上海：華東理工大學(xué)，2015：52-56.

KeyTechnologyofNonAxisTransmissionofPrintingPress

GAN Deshao
（OstersundintelligenceequipmentLimitedbyShareLtd，Zhongshan 528427）

The printing industry is one of the four great inventions of our country since ancient times，it has a strong technical and professional.However，intheactualprintingprocess，thekey technology of the printing press is still to be improved.This paper mainly aims at the analysis of the technology of printing without shaft transmission，and puts forward the corresponding optimization measures.

printing machine，non axis transmission，hardware，synchronous control