印刷机无轴传动的关键技术

甘德韶

（松德智慧装备股份有限公司，中山 528427）

印刷机无轴传动的关键技术

甘德韶

（松德智慧装备股份有限公司，中山 528427）

印刷事业自古以来就是我国的四大发明技术之一，具有很强的技术性和专业性。但是，在实际的印刷过程中，印刷机无轴传动的关键技术依旧有待完善。本文主要针对印刷无轴传动技术进行分析，并提出了相应的优化措施。

印刷机无轴传动硬件同步控制

近年来，印刷机的无轴传动技术已经取得了相当大的进展，已作为一门技术进入商业化阶段。虽然如此，它仍有一些有待解决的关键性技术问题。首先，因为传统机械技术的发展速度慢于数字控制技术的发展，所以研究设计人员为了满足快速响应的要求，不得不选用30 kW以上的大功率电机，导致印刷过程中常常出现很多的技术性问题。所以，对无轴传动技术施以多方位、多层面的分析显得尤为重要。

1　印刷无轴传动技术的应用

（1）无轴传动技术的应用价值。无轴传动系统主动优化机电系统，还能适应机械运动系统，所以能达到经济和性能的最优化。在发展的过程中，它以较快的速度实现了整个印刷体系的普及。同时，印刷机无轴传动系统具有响应速度快、控制精度高、维护方便等的优势。综上所述，关注印刷机无轴传动关键技术的研究具有重要的实践意义。

（2）传统印刷与无轴传动的对比分析。在传统方式中，印刷机由于使用过程中的磨损和材料方面的因素会使其工作精度降低，并且整个运行系统最终执行的好坏受皮带、轴、齿轮等在整个加工和装配过程中误差的影响。再者，为了弥补加工和装配主轴的误差，机组之间不得不采用弹性联轴器。相较于传统方式，在无轴传动系统中，自适应的电动机是印刷滚筒直接的驱动设备，并且相一致的控制系统实现各单元的动作同步。这样机械结构得以简化的同时也避免了机械误差的影响，降低了机械加工的成本。

无轴传动技术通过参数设置就能完成印刷机的无轴控制。它并不需要进行复杂的编程，传统方式中的机械轴由电子轴所代替，各电子轴之间的数据通讯通过光纤实现。在无轴传动系统中，同步运动的基本保障是其硬件设备，而电子齿轮、运动控制总线技术和电子凸轮适于同步运动控制关系紧密的关键技术。其中，机械传动系统作为无轴传动系统的系统功能，是由电子齿轮和电子凸轮实现的。高度精确性的度相位和速度要保持同步进行，并且他们的同步是电子齿轮的精确调节实现的。引入电子齿轮，使整个系统的同步调节更方便、快捷。实现不同规格产品传输的同步的非线性运动，是电子凸轮的功劳。它取代了机械凸轮和特殊齿轮，才使该功能得以实现。连接数字的驱动器和运动的控制器的总线是运动控制总线。由于数字的控制设备和驱动设备应用于无轴系统传动系统，因此传统上的位置反馈环就没有存在的必要，这就带来了一个优势：控制器的负担降低了，可控轴数增加了。

2　无轴传动系统中的硬件设备

搭建系统控制平台并实现系统控制算法软件是无轴传动系统的关键。这里，相对来讲比较丰富的是软件的算法和实现方式。作为控制系统基础的硬件平台也是系统的关键，具体包括运动控制器、电机驱动器和执行伺服电机。

运动控制器的功能包括电子齿轮、电子凸轮、过程控制、点动功能、I/O接口、控制器联接现场总线连接等，控制着各个跟随轴的同步运动。目前来讲，模块化的控制器SYNAN200是典型的无轴控制系统，具有基于PC总线的插槽、现场总线、本地与分散的I/O接口、以太网接口、集成快速故障诊断窗口等。

电机驱动器是无轴系统的另一构成部分，它的系统性能由电机驱动器的控制能力、动态性能和响应时间决定。除此之外，为了使各个电机高精度同步运行，驱动器应具备高分辨率的反馈、响应迅速、安全性高等特点。SYNAX200系统采用数字智能驱动器减轻了控制器的负荷，应用了多轴扩展，同时还具备串行通信接口、I/O和模拟量接口、编码器接口等。

对于伺服电机的基础要求是：大扭矩、灵敏度高、防爆等性能和绝对高精度或增量型的位置反馈编码器。

3　SERCOS同步控制技术

现今，电子主轴已经可以代替机械主轴，但必须注意一个技术上的问题：原先系统中的精确程度要保持同步。实现高速、高效、高精度的关键技术之一是基于DSP （Digital Signal Processor）传动装置的同步控制和多个控制系统的协调控制。目前来讲，最适合同步和协调控制的串行 实 时 通 讯 协 议 是SERCOS（SerialRealTime Communication System）。SERCO的界面具有标准化和国际化，并且其综合能力较强。对于不同制造商的产品，它可以实现数字驱动器和控制器之间的无障碍操作而发挥设备的最佳功能。印刷机是一种精密的机械产品，属于典型的光机电一体化产品，在要求有很快的速度的同时也要求有很高的质量。在速度方面，卷筒纸胶印机的最高速度可以到达80000张/小时。另一方面，要求运动准确，这是由印刷品的特点决定的。

4　驱动技术是高度精确的自适应控制

在无轴转动的电子轴上，要保证其高度的精确定位。它非常细致地将每一转都分为四百万分之一，滚筒的角位置是通过角位置编码器来检测的。在控制台上进行编程，且转子的转动是受运动的控制器掌控。在整个系统中，自适应的电机提供了系统运转的动力。机电系统具有耦合性的特点，机械的数字控制由各种凸轮曲线来实现。在进行驱动技术的应用过程中，应当结合无轴印刷的体系结构进行全面配合，对其驱动的精度进行全面控制，还要对设备的整体性能进行全面检测。在进行印刷前，要对相关的参数进行全面分析，保证其驱动运行的可靠性。同时，还要调整最为合适的控制系统，让无轴印刷技术能够具备较好的自适应效果；与各个机控系统进行全面配合，只有这样其无轴传输系统才能被全面完善。此外，在整个编程体系中，应当不断提升其编程应用的可靠性，加强其软件驱动的智能化。只有这样，其无轴传动的效率才能不断被增强。

5　结语

印刷机无轴传动技术的应用十分重要，不仅能够全面提升印刷效率，而且与传统的印刷体系相比，具有十分明显的优势。在进行该技术的应用过程中，首先应当对其硬件设备体系进行全面完善，然后采用SERCOS同步控制技术对其支部体系进行控制，最后采用高精度自适应控制驱动技术对其进行数字化控制，从而实现全面优化印刷机的印刷效率。

［1］陈康昊.无轴传动控制实验平台的开发研究［D］.北京：北京工业大学，2010：16-22.

［2］王伟.无轴传动控制器的研究 ［D］.西安：西安理工大学，2007：56-58.

［3］李锦平.无轴传动技术在单张纸胶印机上的应用研究［D］.广州：华南理工大学，2010：115-117.

［4］涂晓曼.无轴传动控制系统的分析与研究［D］.上海：华东理工大学，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