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淺談無軸與有軸傳動系統(tǒng)的區(qū)別

無軸傳動系統(tǒng)是20世紀80年代末90年代初出現(xiàn)的新的傳動技術(shù)。經(jīng)過多年多次研發(fā)、試制、試用和推廣,到了90年代后期才應(yīng)用到各類卷筒紙和部分其它印刷機上。到目前在張紙膠印機,表格印刷機上都有應(yīng)用。
        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(zhuǎn)來完成印刷任務(wù)的。即為有軸傳動。
        由于科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)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(qū)動,機組之間不設(shè)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(wù)了。即而無軸傳動印刷機。無軸傳動系統(tǒng)實際上是一種伺服系統(tǒng),伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)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(tǒng)。它來用眾多的伺服電機來分別驅(qū)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(qū)動系統(tǒng)是由不同層次的網(wǎng)絡(luò)傳輸信號來控制,從而在瞬間實現(xiàn)協(xié)作和機組的同步運行,這些驅(qū)動設(shè)備以及各種網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)為無軸傳動技術(shù)。如圖—所示為此人生產(chǎn)N431小塔的系統(tǒng)配置圖。此畫面可進行用戶謄錄,高級用戶登錄后可打開“創(chuàng)建作業(yè)”或“編輯作業(yè)”的開關(guān),這樣才能在另一個“作業(yè)管理”畫面上才能進行相應(yīng)的操作,此畫面上的其他功能主要用于系統(tǒng)安裝調(diào)試階段,只有經(jīng)過專門培訓(xùn)且有此人授權(quán)的專業(yè)人員才能進行操作,其他人員不得操作或修改系統(tǒng)參數(shù),這主要為了確保系統(tǒng)的安全可靠運行。


        此人生產(chǎn)的N431小踏的控制系統(tǒng)組成如圖二、三所示。它是由上位機+PLC控制(三菱)+BAUMUELLER驅(qū)動控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)的核心是MDS(M-Drive驅(qū)動器組控制器),它為相關(guān)的驅(qū)動器組計算給定值,并且控制驅(qū)動器的同步循環(huán)周期(當(dāng)PLC供電后,自動重復(fù)執(zhí)行程序掃描和I/O。
        掃描,即輸入采樣,用戶程序執(zhí)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(tài)和數(shù)據(jù),并將其狀態(tài)和數(shù)據(jù)存入I/O映象區(qū)中相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。MDS通過SERCOS總線給驅(qū)動器分配的給定值,每個電機需要一個M-Drive作為驅(qū)動器的控制器。如圖二。


(1) 上位機:為工業(yè)PC用以太網(wǎng)TCP與PLC控制系統(tǒng)和BAUMUELLER驅(qū)動系統(tǒng)通訊。
(2) PLC控制系統(tǒng)選用的三菱Q系列PLC,PLC之間采用CCbbbb現(xiàn)場總線通訊,主PLC采用的高性能的Q06HCPU,可以實現(xiàn)遠程讀寫和監(jiān)控程序,PLC與BAUMUELLER驅(qū)動系統(tǒng)之間通過以太網(wǎng)UDP協(xié)議(可收集或更改PLC數(shù)據(jù),監(jiān)視CPU模塊運作,控制狀態(tài)及傳遞任意數(shù)據(jù)),以太網(wǎng)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(wǎng)路。如圖三
控制系統(tǒng):

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(3) BAUMUELLER驅(qū)動系統(tǒng)之間SERCOS光纜進行連接,如圖四

光纜電線:



         印刷機無軸驅(qū)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(wǎng)絡(luò)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(qū)動器MDS同步驅(qū)動電機。
如圖五 MDS-同步驅(qū)動控制的電機驅(qū)動控制管理器
    MDC-電機驅(qū)動控制器 M-伺服電機


無軸傳動系統(tǒng)的優(yōu)缺點:
優(yōu)點:
(1)精確度提高:
我們都知道傳統(tǒng)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(shè)計都考慮了扭轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸扭曲和齒輪間的齒隙游移。因此也就不會產(chǎn)生所謂的傳遞誤差,而齒輪之間長時間的磨合擠壓就會產(chǎn)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(tǒng)就不會產(chǎn)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(qū)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(diào)節(jié)印刷滾筒的相位。這就為快速響應(yīng)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(jié)省了大量時間,這也就提高了生產(chǎn)效率。另外無軸傳動系統(tǒng)的靈活性還體現(xiàn)在它可以和不同的廠商提供不同的外國設(shè)備實現(xiàn)理想的對接,任意組合,達到完美的組合。
(3)噪聲減?。?

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因為有軸是屏棄了傳統(tǒng)的主軸、齒輪箱等,這就會產(chǎn)生很大的噪音,而無軸傳動系統(tǒng)是采用一些控制模塊來驅(qū)動每個印刷滾筒的驅(qū)動電機,這就減少了運動機件,簡化了機械結(jié)構(gòu),也就減少了產(chǎn)生機械振動的部件,因此在運轉(zhuǎn)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(tǒng)就可以很方便地將新的印刷機組與原來的印刷機組結(jié)合,沒有機械方面的連接的麻煩,各機組可由伺服驅(qū)動電機驅(qū)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(wǎng)絡(luò)時代,縮短了企業(yè)與企業(yè)之間的距離,使印刷機的遠程診斷和技術(shù)服務(wù)成了可能。而無軸傳動印刷機的數(shù)字化控制系統(tǒng)的應(yīng)用,又使遠程診斷的可能變成了現(xiàn)實。如果設(shè)備出現(xiàn)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(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)線,只要你告知無軸傳動系統(tǒng)印刷機生產(chǎn)廠家,幾乎你的機器出現(xiàn)問題時,就可為您進行遠程技術(shù)服務(wù),解決故障,從而可以大大降低停機時間,確保生產(chǎn)任務(wù)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(zhuǎn)400萬脈沖甚至更高的編碼器。因為它們極其精確,能夠?qū)ξ恢谩⑺俾?、速度進行精密控制,完全可以搞定高精度的套?。茉?.001mm的范圍內(nèi)對印版滾筒進行調(diào)整)和提高印刷要求。

無軸傳動系統(tǒng)應(yīng)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(tǒng)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(xiàn)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(fā)送出去,就會使下一級接收不到信號,也就無法構(gòu)成反饋回路,也就無法開機。因此使用無軸傳動系統(tǒng)對電氣維修等工作提出了更加嚴格、技術(shù)水平更高的要求,也就是說沒有一定技術(shù)能力的技術(shù)人員是勝任不了此項工作。
(2) 采用無軸傳動系統(tǒng)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(wǎng)的穩(wěn)定性要高,可靠性好,還要保證使伺服系統(tǒng)有足夠的響應(yīng)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(zhuǎn)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(shù)的應(yīng)用,雖然機械部件減少許多,但是它對機械結(jié)構(gòu)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(fā)展,無軸傳動系統(tǒng)已成為大中型企業(yè)印報機的主流設(shè)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(fā)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(yù)制,遠程診斷等高新技術(shù)的應(yīng)用的成熟,將是印報機業(yè)內(nèi)追求的主流,但是無軸傳動系統(tǒng)印報機的造價仍然是比較高,對維修人員的技術(shù)水平也是比較高的。因此有軸卷筒紙印報機仍是中小企業(yè)印報機主要設(shè)備。但從目前印報機的發(fā)展狀況來看,無軸傳動系統(tǒng)已經(jīng)成為印報機的主流傳動形式,今后將以無軸傳動系統(tǒng)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(fā)展。但今后無軸傳動系統(tǒng)將取代有軸傳動。


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