于哲鹏　毛勇鹏

　　摘　要：在这个信息化时代，电子和计算机技术不断发展，同时也带动了控制原理和控制器件的进一步完善和创新，印刷自动化领域表现出一种迅猛发展的姿态，伺服驱动技术就是其中的一个典型代表，无轴传动技术为了顺应时代的发展而出现，并且也得到了快速发展，甚至成为了现代印刷机械的主导者。这篇文章就是简单分析印刷机械的无轴传动技术并提出怎样才能排除它的驱动故障。
　　关键词：印刷机械；无轴传动；驱动技术；驱动故障

　　今年来，我国科技突飞猛进，无轴传动技术也在不断的发展，尤其是对数字网络技术的应用，在提高性能方面有着至关重要的作用，使得电器传懂控制技术也有了历史性的改革。自从柔印技术出现以来，印刷机械制造商就必须面对着各种各样的机械零部件，尤其是齿轮本身就具备着一些难以改进的缺点，在生产过程中不使用齿轮柔印机的这想法在多年以前就已经存在了，但是因为当时的技术还不够发达，所以一直没有很大的突破。随着近年来电力电子器件制造，基于电力电子电路的电力转换，微电子技术、计算机技术、全数字化以及网络通讯等科技的不断创新发展，在印刷机中运用无轴传动技术水到渠成，并且也得到了快速发展，甚至成为现代印刷机械的主导者。无轴传动印刷机使用的是同步驱动技术，可以把一些机械装置省略，然后使用多个交流电机去替代这些“轴”。这样在去掉大量机械传动零部件的同时，更是很大程度上的提升了印刷机械的刚度，避免了机械传动装置所产生的误差，增强了印刷质量、提高了机械效率，提升了整个生产过程的自动化水平，也使得工作的环境得到了很好的改善，推动了企业的进步和发展，这就是为什么无轴传动技术能够在印刷机械领域快速的被应用。
　　印刷机是一种精密的机械，为了确保和个印刷色组能够同时运行，就必须对设备的传动形式严格要求，而无轴传动技术就是现在比较有优势、能够确保高精度印刷同步性的一种传动方式。
　　一、印刷机械的无轴传动技术
　　（一）无轴传动中的硬件设备。搭建系统控制平台和实现系统控制算法软件是无轴传动系统的关键。其中，软件的算法和实现方法就很丰富，硬件平台是系统的关键，是控制系统的基础。这里主要从硬件平台的主要功能去进行硬件设备的研究，其中包括运动控制器、执行伺服电机和电机驱动器。运动控制器是虚拟的主导轴，控制着所有跟随轴的同步运行，除此之外，它还具有电子凸轮、电子齿轮、点动功能、过程控制、控制器链接和现场总线连接等作用。衡量无轴传动控制器功能的另一个重要指标是可控轴数，这也由所使用的通讯总线所决定。就目前的形势来说，无轴控制系统控制器是模块化的，它有着基于PC总线的插口，配备现场总线，可以连接操作和显示终端，并且集成了设备故障诊断显示窗口。所以，要想系统功能实现，就必须有一个强大的运动控制器。伺服电机必须有高动态、大扭矩、防爆、刚性负载等性能和高精度或增量型的位置反馈编码器，所以方便好用的监控软件和良好的人机界面也是强大的无轴传动系统必须具备的。此外，电机驱动器也是无轴系统硬件平台的重要组成部分。系统的性能也取决于驱动器的响应时间、动态性能和控制能力，没有滞后误差、高的安全性和快的控制响应才能让电机高精度同步运动尽可能的实现。
　　（二）无轴传动中的电子齿轮。机械齿轮的主要功能是实现传动速度的变化、改变传动比。电子齿轮的主要作用是使用电气设备来实现机械齿轮传动的功能。在无轴传动系统里，电子齿轮用齿轮比精调来实现牵引辊的同步速度和印刷滚筒的同步调节，同时也实现电子凸轮同步速度调节。主导轴提供指令参考值，电子齿轮调节同步速度，经过齿轮比精调进行精密调整，从而做到牵引滚筒等的线速度同步。无轴传动系统应用电子齿轮功能会让每个轴都做到高精度的同步运行，让变比率传动有更大的可能实现。在伺服电机的位置控制里，电机的转速取决于指令的脉冲频率，电机的转动量取决于脉冲的数量，那么就可以通过改变电机需要的脉冲数去实现不同齿轮比传动。电子齿轮可以由控制器实现，也可以由驱动器实现，如果控制器的脉冲输出能力不足，就可以通过改变驱动器输入指令脉冲频率相对应的电机转速和位置量去实现电子齿轮的功能，这就要求驱动器自身具备着电子齿轮设定功能。
　　（三）无轴传动中的电子凸轮。凸轮结构可以生成很多种复杂的运动形式，但它有一个很大的缺点就是高副点线接触，凸轮和滚轮特别容易磨损，降低了定位精度，加大了振动和噪音，导致加工困难，成本高，缺少柔性。电子凸轮使用电机和执行机构来实现机械设备中凸轮机构的功能，就是所谓的电机模拟凸轮的运动规律，来满足对位置和速度的要求。电子凸轮是由驱动电机，控制器、位置传感器和执行机构组成。电子凸轮可以作为伺服电机的直接输出转角，这样就不需要机械凸轮机构，只需要控制器来完成运动控制。它也能避免机械凸轮的一些缺陷，能够提高设备的柔性。但是，这并不代表着凸轮机构能被完全代替。
　　二、印刷機械驱动故障的排除
　　近年来，印刷行业不断发展，竞争也越来越激烈，许多企业都购买了无轴传动印刷机，它的同步驱动系统由变流器、电动机、驱动控制器、编码器、诊断系统和总线系统构成。虽然无轴传动印刷机满足了生产需求，但是它也存在着很多不能忽视的故障，如果不能及时的排除，就会影响无轴传动技术的发挥，缩短印刷机的使用寿命，严重的话，甚至会让经济受到损失。所以提出了一下几点排除故障的建议：
　　（一）明确驱动系统的组件构成。同步驱动系统的电动机是标准电动机，它作为受控执行机构，控制着机械的位置、速度和转动情况。变流器是控制电路的执行机构，它可以转变数字控制器的控制信号，让它成为相对应的转矩和转速。驱动控制器是数字控制组件，控制着电动机的速度、位置和电流，每台电动机都有着自己的单轴控制器，在这个基础上，有效的控制了电动机的位置和转速，Z终确保各个电动机同时驱动。
　　（二）掌握驱动系统的故障成因。对诊断无轴传动印刷机来说，排除驱动故障的主要方法就是使用驱动诊断系统，用这个进行初步的诊断，在了解它的故障原因以后，再具体分析它的故障类型，比如：如果是主电机故障或者通讯故障，在诊断过程中，就需要收集相关的数据。
　　（三）分析驱动系统的故障方向。一般情况下，驱动控制器分三种。MDC、MDS、MDS-G，MDS可以对小组内的电机进行同步控制，MDS-G可以给整个机组的主轴提供速度和位置等信息。它们三者的驱动器面板布局大体一样，它们Z为重要的指示信号有两个，正常状态信号和故障状态信号，在发生故障的时候，就会结合故障类型，显示故障代码，比如：编码器问题的故障代码可能是144，电机磁极零位的故障代码可能是43。
　　总结
　　总而言之，无轴传动技术有着自己特有的优势，在印刷行业的发展过程中，无轴传动技术起着指导性的作用，如果能够贯彻落实以上每个策略，正真意义上的排除印刷机驱动故障，那么就可以在很大程度上提高控制的精确度和同步性，也会让印刷机运转的更加高速度、高效率、高质量。要始终相信，不断创新的无轴传动技术一定会让我国的印刷业获得一个更大的突破。
　　参考文献
　　[1] 李峰.《无轴传动技术在印刷机中的应用研究》济南：山东大学，2006.
　　[2] 中国印刷网.《新技术带来凹版印刷机的革命》[EB/OL].[2007-01-08].http：/press.qx100.com/html/200701/200718102956741.shtml.
　　[3] 叶婷.《印刷机械的无轴传动技术及驱动故障排除》科技展望，2016，12（4）：60-62.
　　[4] 张贵强.《无轴传动技术同步控制的研究》[D].沈阳：东北大学，2015.

来源：《中国科技博览》2017年29期