于哲鵬　毛勇鵬

　　摘　要：在這個(gè)信息化時(shí)代，電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，同時(shí)也帶動(dòng)了控制原理和控制器件的進(jìn)一步完善和創(chuàng)新，印刷自動(dòng)化領(lǐng)域表現(xiàn)出一種迅猛發(fā)展的姿態(tài)，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)就是其中的一個(gè)典型代表，無軸傳動(dòng)技術(shù)為了順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展而出現(xiàn)，并且也得到了快速發(fā)展，甚至成為了現(xiàn)代印刷機(jī)械的主導(dǎo)者。這篇文章就是簡單分析印刷機(jī)械的無軸傳動(dòng)技術(shù)并提出怎樣才能排除它的驅(qū)動(dòng)故障。
　　關(guān)鍵詞：印刷機(jī)械；無軸傳動(dòng)；驅(qū)動(dòng)技術(shù)；驅(qū)動(dòng)故障

　　今年來，我國科技突飛猛進(jìn)，無軸傳動(dòng)技術(shù)也在不斷的發(fā)展，尤其是對數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，在提高性能方面有著至關(guān)重要的作用，使得電器傳懂控制技術(shù)也有了歷史性的改革。自從柔印技術(shù)出現(xiàn)以來，印刷機(jī)械制造商就必須面對著各種各樣的機(jī)械零部件，尤其是齒輪本身就具備著一些難以改進(jìn)的缺點(diǎn)，在生產(chǎn)過程中不使用齒輪柔印機(jī)的這想法在多年以前就已經(jīng)存在了，但是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的技術(shù)還不夠發(fā)達(dá)，所以一直沒有很大的突破。隨著近年來電力電子器件制造，基于電力電子電路的電力轉(zhuǎn)換，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、全數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)通訊等科技的不斷創(chuàng)新發(fā)展，在印刷機(jī)中運(yùn)用無軸傳動(dòng)技術(shù)水到渠成，并且也得到了快速發(fā)展，甚至成為現(xiàn)代印刷機(jī)械的主導(dǎo)者。無軸傳動(dòng)印刷機(jī)使用的是同步驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可以把一些機(jī)械裝置省略，然后使用多個(gè)交流電機(jī)去替代這些“軸”。這樣在去掉大量機(jī)械傳動(dòng)零部件的同時(shí)，更是很大程度上的提升了印刷機(jī)械的剛度，避免了機(jī)械傳動(dòng)裝置所產(chǎn)生的誤差，增強(qiáng)了印刷質(zhì)量、提高了機(jī)械效率，提升了整個(gè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化水平，也使得工作的環(huán)境得到了很好的改善，推動(dòng)了企業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，這就是為什么無軸傳動(dòng)技術(shù)能夠在印刷機(jī)械領(lǐng)域快速的被應(yīng)用。
　　印刷機(jī)是一種精密的機(jī)械，為了確保和個(gè)印刷色組能夠同時(shí)運(yùn)行，就必須對設(shè)備的傳動(dòng)形式嚴(yán)格要求，而無軸傳動(dòng)技術(shù)就是現(xiàn)在比較有優(yōu)勢、能夠確保高精度印刷同步性的一種傳動(dòng)方式。
　　一、印刷機(jī)械的無軸傳動(dòng)技術(shù)
　?。ㄒ唬o軸傳動(dòng)中的硬件設(shè)備。搭建系統(tǒng)控制平臺和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制算法軟件是無軸傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵。其中，軟件的算法和實(shí)現(xiàn)方法就很豐富，硬件平臺是系統(tǒng)的關(guān)鍵，是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。這里主要從硬件平臺的主要功能去進(jìn)行硬件設(shè)備的研究，其中包括運(yùn)動(dòng)控制器、執(zhí)行伺服電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。運(yùn)動(dòng)控制器是虛擬的主導(dǎo)軸，控制著所有跟隨軸的同步運(yùn)行，除此之外，它還具有電子凸輪、電子齒輪、點(diǎn)動(dòng)功能、過程控制、控制器鏈接和現(xiàn)場總線連接等作用。衡量無軸傳動(dòng)控制器功能的另一個(gè)重要指標(biāo)是可控軸數(shù)，這也由所使用的通訊總線所決定。就目前的形勢來說，無軸控制系統(tǒng)控制器是模塊化的，它有著基于PC總線的插口，配備現(xiàn)場總線，可以連接操作和顯示終端，并且集成了設(shè)備故障診斷顯示窗口。所以，要想系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)，就必須有一個(gè)強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制器。伺服電機(jī)必須有高動(dòng)態(tài)、大扭矩、防爆、剛性負(fù)載等性能和高精度或增量型的位置反饋編碼器，所以方便好用的監(jiān)控軟件和良好的人機(jī)界面也是強(qiáng)大的無軸傳動(dòng)系統(tǒng)必須具備的。此外，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器也是無軸系統(tǒng)硬件平臺的重要組成部分。系統(tǒng)的性能也取決于驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)時(shí)間、動(dòng)態(tài)性能和控制能力，沒有滯后誤差、高的安全性和快的控制響應(yīng)才能讓電機(jī)高精度同步運(yùn)動(dòng)盡可能的實(shí)現(xiàn)。
　?。ǘo軸傳動(dòng)中的電子齒輪。機(jī)械齒輪的主要功能是實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)速度的變化、改變傳動(dòng)比。電子齒輪的主要作用是使用電氣設(shè)備來實(shí)現(xiàn)機(jī)械齒輪傳動(dòng)的功能。在無軸傳動(dòng)系統(tǒng)里，電子齒輪用齒輪比精調(diào)來實(shí)現(xiàn)牽引輥的同步速度和印刷滾筒的同步調(diào)節(jié)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)電子凸輪同步速度調(diào)節(jié)。主導(dǎo)軸提供指令參考值，電子齒輪調(diào)節(jié)同步速度，經(jīng)過齒輪比精調(diào)進(jìn)行精密調(diào)整，從而做到牽引滾筒等的線速度同步。無軸傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用電子齒能會讓每個(gè)軸都做到高精度的同步運(yùn)行，讓變比率傳動(dòng)有更大的可能實(shí)現(xiàn)。在伺服電機(jī)的位置控制里，電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于指令的脈沖頻率，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)量取決于脈沖的數(shù)量，那么就可以通過改變電機(jī)需要的脈沖數(shù)去實(shí)現(xiàn)不同齒輪比傳動(dòng)。電子齒輪可以由控制器實(shí)現(xiàn)，也可以由驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)，如果控制器的脈沖輸出能力不足，就可以通過改變驅(qū)動(dòng)器輸入指令脈沖頻率相對應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速和位置量去實(shí)現(xiàn)電子齒輪的功能，這就要求驅(qū)動(dòng)器自身具備著電子齒輪設(shè)定功能。
　?。ㄈo軸傳動(dòng)中的電子凸輪。凸輪結(jié)構(gòu)可以生成很多種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)形式，但它有一個(gè)很大的缺點(diǎn)就是高副點(diǎn)線接觸，凸輪和滾輪特別容易磨損，降低了定位精度，加大了振動(dòng)和噪音，導(dǎo)致加工困難，成本高，缺少柔性。電子凸輪使用電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備中凸輪機(jī)構(gòu)的功能，就是所謂的電機(jī)模擬凸輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，來滿足對位置和速度的要求。電子凸輪是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)，控制器、位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。電子凸輪可以作為伺服電機(jī)的直接輸出轉(zhuǎn)角，這樣就不需要機(jī)械凸輪機(jī)構(gòu)，只需要控制器來完成運(yùn)動(dòng)控制。它也能避免機(jī)械凸輪的一些缺陷，能夠提高設(shè)備的柔性。但是，這并不代表著凸輪機(jī)構(gòu)能被代替。
　　二、印刷機(jī)械驅(qū)動(dòng)故障的排除
　　近年來，印刷行業(yè)不斷發(fā)展，競爭也越來越激烈，許多企業(yè)都購買了無軸傳動(dòng)印刷機(jī)，它的同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由變流器、電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制器、編碼器、診斷系統(tǒng)和總線系統(tǒng)構(gòu)成。雖然無軸傳動(dòng)印刷機(jī)滿足了生產(chǎn)需求，但是它也存在著很多不能忽視的故障，如果不能及時(shí)的排除，就會影響無軸傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)揮，縮短印刷機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重的話，甚至?xí)尳?jīng)濟(jì)受到損失。所以提出了一下幾點(diǎn)排除故障的建議：
　?。ㄒ唬┟鞔_驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組件構(gòu)成。同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)，它作為受控執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制著機(jī)械的位置、速度和轉(zhuǎn)動(dòng)情況。變流器是控制電路的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它可以轉(zhuǎn)變數(shù)字控制器的控制信號，讓它成為相對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。驅(qū)動(dòng)控制器是數(shù)字控制組件，控制著電動(dòng)機(jī)的速度、位置和電流，每臺電動(dòng)機(jī)都有著自己的單軸控制器，在這個(gè)基礎(chǔ)上，有效的控制了電動(dòng)機(jī)的位置和轉(zhuǎn)速，最終確保各個(gè)電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)。
　　（二）掌握驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障成因。對診斷無軸傳動(dòng)印刷機(jī)來說，排除驅(qū)動(dòng)故障的主要方法就是使用驅(qū)動(dòng)診斷系統(tǒng)，用這個(gè)進(jìn)行初步的診斷，在了解它的故障原因以后，再具體分析它的故障類型，比如：如果是主電機(jī)故障或者通訊故障，在診斷過程中，就需要收集相關(guān)的數(shù)據(jù)。
　　（三）分析驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障方向。一般情況下，驅(qū)動(dòng)控制器分三種。MDC、MDS、MDS-G，MDS可以對小組內(nèi)的電機(jī)進(jìn)行同步控制，MDS-G可以給整個(gè)機(jī)組的主軸提供速度和位置等信息。它們?nèi)叩尿?qū)動(dòng)器面板布局大體一樣，它們重要的指示信號有兩個(gè)，正常狀態(tài)信號和故障狀態(tài)信號，在發(fā)生故障的時(shí)候，就會結(jié)合故障類型，顯示故障代碼，比如：編碼器問題的故障代碼可能是144，電機(jī)磁極零位的故障代碼可能是43。
　　總結(jié)
　　總而言之，無軸傳動(dòng)技術(shù)有著自己*的優(yōu)勢，在印刷行業(yè)的發(fā)展過程中，無軸傳動(dòng)技術(shù)起著指導(dǎo)性的作用，如果能夠貫徹落實(shí)以上每個(gè)策略，正真意義上的排除印刷機(jī)驅(qū)動(dòng)故障，那么就可以在很大程度上提高控制的精確度和同步性，也會讓印刷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的更加高速度、高效率、高質(zhì)量。要始終相信，不斷創(chuàng)新的無軸傳動(dòng)技術(shù)一定會讓我國的印刷業(yè)獲得一個(gè)更大的突破。
　　參考文獻(xiàn)
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來源：《中國科技博覽》2017年29期