高斯Magnum40墨鍵電路板改造記

2006年1月，上海高斯印刷設(shè)備有限公司生產(chǎn)的高斯Magnum40型報(bào)紙印刷機(jī)在重慶日報(bào)印務(wù)中心正式投入使用。由于我中心對該機(jī)型的投入較早，像上海高斯CCS-V3.0墨量控制系統(tǒng)和T125控制電路板等電氣控制方面的相關(guān)配置都屬于較早的版本，也比較基礎(chǔ)，因此在使用中難免會出現(xiàn)各種故障。其中，經(jīng)過長時(shí)間的使用，維修頻率最高的是墨鍵。截至目前，更換、修理的墨鍵或墨鍵電路板數(shù)量已達(dá)數(shù)百之多。對此，筆者進(jìn)行了長期的探索和改造試驗(yàn)。下面，筆者將對高斯Magnum40墨鍵電路板最常見的故障和改造過程與廣大印刷同仁分享。

故障現(xiàn)象

在印刷生產(chǎn)過程中，頻繁地調(diào)整、修復(fù)墨鍵，會極大地影響報(bào)紙的生產(chǎn)效率和印刷品質(zhì)。線路松動、墨鍵內(nèi)部卡住、操作不當(dāng)、潤版液水蒸氣侵蝕等因素，都可能造成墨鍵堵轉(zhuǎn)、超限、通訊故障、墨鍵數(shù)據(jù)反饋不正確、電路板驅(qū)動模塊故障等現(xiàn)象。

其中，最為常見的故障便是堵轉(zhuǎn)和超限。出現(xiàn)這些故障后，操作者無法繼續(xù)進(jìn)行墨量的調(diào)整控制，只能停機(jī)再進(jìn)行處理，以避免造成更大的紙張浪費(fèi)。當(dāng)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)故障時(shí)，無論在操作臺上進(jìn)行加墨還是減墨，墨鍵的反饋信號線始終停留在“被堵”的位置。遇到這種情況，一般的解決辦法是在印刷機(jī)上找到相應(yīng)的墨鍵，手動順時(shí)針擰幾下，再回到操作臺按“+”或“-”，此時(shí)反饋信號線移動到墨量指示條的頂端，墨量顯示恢復(fù)正常。當(dāng)出現(xiàn)超限故障時(shí)，整個色組的20個墨鍵往往會全部報(bào)警，且無論怎樣手動調(diào)整都無濟(jì)于事，只能更換電路板。以上兩個故障還可能引發(fā)墨鍵電路板驅(qū)動模塊損壞，甚至造成整機(jī)通訊故障，給維修帶來更大的難度。

原因分析

筆者與電氣工程師通過長時(shí)間的跟蹤分析，認(rèn)為墨鍵頻繁出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)、超限故障的主要原因是墨鍵電路板上的驅(qū)動模塊驅(qū)動能力不夠。

圖1為墨斗部位結(jié)構(gòu)圖，從中不難看出，控制印刷墨量大小實(shí)際就是控制墨斗刀片與墨斗輥之間的間隙大小。當(dāng)小軸頂住墨斗刀片向墨斗輥移動時(shí)墨量變小，反之墨量變大。Magnum40的墨斗鋼板屬于非琴鍵式，整個鋼板中間沒有縫隙，因此具有較大的抗彎曲力，而為了克服鋼板的抗彎曲力，墨鍵電機(jī)必須具備更大的作用力。然而驅(qū)動墨鍵電機(jī)的是墨鍵控制板上的各個驅(qū)動模塊，這些模塊的驅(qū)動能力直接影響了墨鍵電機(jī)的扭矩。

針對這些模塊，我們進(jìn)行了實(shí)測研究，圖2是單個墨鍵驅(qū)動模塊的部分電路圖。當(dāng)墨鍵驅(qū)動模塊接收到墨量增減信號時(shí)，墨鍵驅(qū)動輸出1和輸出2端口將產(chǎn)生正負(fù)電壓，從而驅(qū)動墨鍵電機(jī)正反轉(zhuǎn)，使墨量增大或者減小。墨鍵電機(jī)的額定電壓為12V，但墨鍵驅(qū)動模塊實(shí)際輸出電壓卻只有8.2V，這是由墨鍵驅(qū)動模塊的內(nèi)阻引起的壓降，影響了輸出性能。

我們將一個驅(qū)動不了的墨鍵電機(jī)接上墨鍵驅(qū)動模塊輸出端口，驅(qū)動該墨鍵，實(shí)測輸出電壓只有2V，顯然墨鍵不會旋轉(zhuǎn)；我們用可調(diào)電源直接驅(qū)動墨鍵電機(jī)時(shí)，電機(jī)正常旋轉(zhuǎn)，實(shí)測電流為186mA，一個新的墨鍵電機(jī)用同樣的電源驅(qū)動，實(shí)測電流在100mA左右。這樣我們可以確定，該模塊的輸出電流大概是二者的平均值143mA。當(dāng)環(huán)境惡劣，電機(jī)使用時(shí)間過長，電流稍微偏高時(shí)，墨鍵驅(qū)動模塊內(nèi)部壓降就會急劇上升，導(dǎo)致其無法驅(qū)動墨鍵電機(jī)，這也是我們頻繁更換墨鍵的原因。因此提高墨鍵驅(qū)動模塊的輸出性能是解決該問題的必要措施。除此之外，墨斗刀片長時(shí)間在某個工作位置，接收到操作臺的指令時(shí)，所需的啟動力矩相對較大，墨鍵電機(jī)對驅(qū)動電壓的需要也隨之加大。墨鍵小軸受到潤版液水蒸氣的侵蝕也會加劇堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

改造措施

根據(jù)以上分析，我們對墨鍵電路板驅(qū)動模塊進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)、制作。圖3是墨鍵電路板驅(qū)動模塊設(shè)計(jì)圖。在輸入回路，我們采用了光電耦合器件，用以避免信號干擾并保護(hù)原始控制板的5V電壓安全。主輸出和驅(qū)動電路是墨鍵驅(qū)動模塊的核心，我們采用了功率較大的驅(qū)動元件，其驅(qū)動電流最高可達(dá)10A，完全滿足墨鍵電機(jī)的輸出需要，并且改造的控制回路能有效降低內(nèi)部壓降（實(shí)測輸出電壓可達(dá)11.4V，而原始模塊只有8.2V），提高了驅(qū)動能力。為了保護(hù)墨鍵驅(qū)動模塊的安全，在電源回路我們設(shè)計(jì)了自恢復(fù)保險(xiǎn)電阻，如果輸出端發(fā)生短路等情況時(shí)，保險(xiǎn)電阻自行斷開，可以保護(hù)整個電路元件的安全，當(dāng)排除短路后自行恢復(fù)。整個墨鍵驅(qū)動模塊采用全貼片元件封裝，和原始墨鍵驅(qū)動模塊的接口、體積幾乎完全一樣，可以隨意更換。

在改造后半年多的實(shí)際使用中，以往經(jīng)常出現(xiàn)的墨鍵故障明顯減少，而且以前更換下來的墨鍵，在新的墨鍵驅(qū)動模塊下，也能正常使用。通過改造，從較大程度上提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)還為企業(yè)節(jié)約了較為可觀的配件購置成本。