智能印刷机无轴传动的关键技术

王冠

(吉林商务旅游学校，吉林吉林，132000)

1 概述

无轴传动技术能够对机电系统进行主动优化，并且对于机械运动系统而言具有较强的适应性，不管是经济层面还是性能层面都具有比较高的应用价值。其次，在印刷机中应用无轴传动技术，可以使印刷机的运行效率与精度得到全面提升，并且在维修维护方面也更加便捷。对于传统印刷机而言，其运行过程中会因为磨损而导致工作精度降低，印刷机个元件在生产过程中也会因为多方面因素而产生误差，从而影响印刷机精度。再者，印刷机主轴在加工装配时，机组为了控制误差会采用弹性联轴器。与传统方式相比，无轴传动系统的自适应电动机则发挥着滚筒驱动设备的作用，同时各单元间的动作也会利用相一致的控制系统来实现同步，如此一来就可以简化整个机械的结构，从而减少机械误差，实现对加工成本的控制。此外，无轴传动机械对印刷机的无轴控制采用的是参数设置的方式，对编程要求不高，可以利用电子轴替代传统机械轴，其间的数据通讯也是通过光纤来完成。整个系统的运动过程可以通过硬件设备达到同步。通过电子齿轮与凸轮可以有效发挥无轴传动系统中的机械传动功能，如此一来整个系统的运行精度以及便捷性就得到了有效提升。

2 无轴传动关键技术

2.1 无轴传动系统

无轴传动技术对编程的要求相对简单，只需要设置好相应参数，就可以实现印刷机的无轴控制。在印刷机运行过程中，运用无轴传动技术，可以替代传统的机械轴，通过电子轴之间的管线来实现数据交互。印刷机中的无轴传动系统主要包含了工业PC、远程故障诊断系统、运动控制器、操作可视化界面、驱动系统、自适应电机等等，如下为某品牌印刷机无轴传动系统示意图。

图1 某品牌印刷机无轴传动系统示意图

2.2 无轴传动关键技术

(1)SERCOS同步控制技术

根据图1所示某品牌无轴传动系统示意图，在印刷机运行过程中，SERCOS同步控制技术应用非常关键。该项技术主要是替代传统的机械主轴，通过电子轴运行来对原有的同步精度进行控制。为了确保系统运行效率与精度，需要对基于DSP传动装置的同步控制与多个控制系统的协调控制加以充分利用。现阶段，SERCOS同步控制技术在同步控制以及协调控制的串行实时通讯协议方面具有最良好的适应性。在国际上，SERCO界面最具标准性与代表性，其对于不同制造商的产品而言都具有较强的适用性，能够实现数字驱动与控制器的无障碍操作，从而使设备的性能得到充分发挥。

作为光电机一体化机械设备，印刷机在运行过程中自然更多的会对效率与印刷质量有着更加严格的标准。首先就印刷效率来讲，卷筒纸凹刷机与卷筒纸胶印机的效率分别达到了600m/min与80000张/h。其次，就精度要求来讲，根据印刷品的特点，对于一些精美度较高的印刷品而言，其套印要求一般都会控制在0.01mm内。

在印刷机中，SERCOS接口这一组件具有光歉发射器与接收器的作用，同时也扮演着主机的角色。从机则是各传动装置。SERCOS主要对各环路进行控制，并且对时间片加以分配，从而实现对数据准确度的控制以及对从机的无冲突存取，最终实现对从机的同步控制。

(2)高精度自适应控制驱动技术

出于对定位精度的控制，无轴传动的电子轴按照四百万分之一的比例来均分每转，利用角位置编码器对滚筒角进行定位检测。控制台是编程的平台，运动控制器则对转子运动加以控制，并利用自适应电机实现对机械系统性能的响应。

耦合性是机电系统的一个重要特征，一般情况下系统运行过程中为了达到对机械的数字控制目的，需要对各类凸轮曲线加以利用。以某公司的ST-700电子凸轮控制器为例，其运行过程中设置的凸轮曲线就达到32种。轴角利用位置检测器进行定位检测，并在曲线的辅助下对印刷滚筒的运动稳定性加以控制，同时提高滚动定位的精度，最终使各单元之间的同步性得到保证。

3 无轴传动技术发展中需解决的问题

不可否认，对于印刷机而言无轴传动技术的应用优势非常突出，然后在实践中该项技术的缺点依然比较明显。例如应用成本过高使得该项技术难以得到迅速推广。以某报纸印刷机为例，受限于成本因素，如果选择无轴传动技术替代传统的主轴控制技术，那么其售价将会提高接近200万美元。究其原因，就在于无轴传动技术的应用优势非常突出，但其性能的发挥对功率的要求非常高。换言之机械系统与数字控制的最优匹配存在一定的瓶颈。具体来讲，现阶段无轴传动技术需要解决的问题主要涉及到以下几个方面。

(1)无轴传动系统与机械系统的集成问题

现阶段，无轴传动技术的应用优势十分突出，其供应厂家数量也相对较少，如果在印刷机中应用普通的数控系统，那么就会精度与响应速度产生影响。就算印刷机设计制造商能够从机械设计层面上进行最大限度的优化，在与无轴传动系统集成之后，系统处于高速运转状态时想要实现高精度响应依然存在较大难度。尽管在编程过程中技术人员会尽量优化运动链配置，然而这仅仅能够达到响应的目的。因此，想要满足高精度的运动需求，就必须提高驱动系统的功率，这必然会带来较大的成本支出。只有对无轴传动系统与机械系统的集成技术进行优化，才能够使系统的经济性得到改善。

(2)无轴传动系统的机械控制问题

通常情况下，无轴传动系统的开放性都比较强，在系统运行过程中，用户能够结合自身需求对凸轮曲线控制机电系统的动态性能进行选择。鉴于此，基于对数字传动与驱动技术的应用，需要行业内技术人员对机械系统的动力学与主动控制技术进行更加深入的研究。为了使运动性能得到进一步优化，则可以从编程技术这一方面入手。

(3)无轴传动技术的应用研究

现阶段，关于普通传动与控制技术的应用，大部分用户都能够达到一定的熟练度，并且相关专业的人才建设也比较成熟。然而关于无轴传动技术的应用，很多用户对相关人才的需求量依然比较大。虽然在网络与信息技术普及的情况下，用户可以通过远程故障诊断的方式来解决一些售后服务问题，然而他们对无轴印刷机的选择依然秉持谨慎态度。针对此，行业内只有对无轴技术进行更加深入的研究，加大无轴传动技术的普及力度，如此才能够从成本方面来加快无轴传动技术在印刷机中的应用与发展。

4 结束语

无轴传动技术对于印刷机这一设备而言具有很高的应用价值。目前，该项技术已经得到了普及与推广。当然，无轴传动技术的关键部分依然存在一些问题亟待解决。在未来印刷机无轴传动技术的发展过程中，我们有必要针对此进行更加深入的探索与研究，找到技术优化的路径，为推动无轴传动技术的普及与推广提供有力支持。