印刷機(jī)械無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)及驅(qū)動(dòng)故障解決對(duì)策

李旸 魏獻(xiàn)華

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)印刷行業(yè)有了新的發(fā)展空間和機(jī)遇。在印刷行業(yè)中，無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)也稱為虛擬伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，指的是特定的機(jī)械單元由特定的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)先進(jìn)的控制技術(shù)協(xié)調(diào)各驅(qū)動(dòng)單元之間的相互關(guān)系，使各機(jī)械單元實(shí)現(xiàn)更精確、更靈活的協(xié)同運(yùn)動(dòng)。

【關(guān)鍵詞】印刷機(jī)械無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)；驅(qū)動(dòng)故障解決對(duì)策

引言

我國(guó)印刷業(yè)在最近幾年的發(fā)展和轉(zhuǎn)型已經(jīng)取得了非常不錯(cuò)的成就，隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及相關(guān)的理論等不斷完善，在此背景下，印刷的發(fā)展趨于自動(dòng)化與現(xiàn)代化。

1無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)分析

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低制造成本無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)，可以簡(jiǎn)化印刷機(jī)的傳動(dòng)裝置。與傳統(tǒng)印刷機(jī)相比，無(wú)軸傳動(dòng)省去了皮帶傳動(dòng)，尤其是可以省去齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。因此印刷機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)、操作、安裝、部件調(diào)試、機(jī)械維修和保養(yǎng)過(guò)程中都可以以每個(gè)色組為單位。從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化結(jié)構(gòu)、平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的效果。另外，無(wú)軸傳動(dòng)也可以省去大型齒輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，降低印刷機(jī)的制造成本。（2）提高印刷機(jī)平穩(wěn)性傳統(tǒng)印刷機(jī)因?yàn)椴粩嗬塾?jì)的機(jī)械震動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致印刷機(jī)的傳動(dòng)精度受到影響。而無(wú)軸傳動(dòng)由于沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)印刷機(jī)的傳動(dòng)精度不受影響。另外，無(wú)軸傳動(dòng)是由計(jì)算機(jī)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，可以提高交流電動(dòng)機(jī)的控制精準(zhǔn)度，通過(guò)電腦程序?qū)Ω鱾€(gè)電機(jī)的控制程度進(jìn)行優(yōu)化，保證印刷機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，提高印刷質(zhì)量。（3）設(shè)計(jì)人性化，易于操作無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)由工業(yè)電腦控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以減少人工操作環(huán)節(jié)，能很好地減輕相關(guān)工作人員的工作強(qiáng)度。

2印刷機(jī)械無(wú)軸傳動(dòng)概述

在近些年來(lái)隨著無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)的不斷完善與成熟，與其相關(guān)的電子產(chǎn)品以及機(jī)械產(chǎn)品也在不斷地更新，通過(guò)兩者的相互結(jié)合，在很大程度上對(duì)機(jī)械的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了更加簡(jiǎn)單的改進(jìn)。通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，使機(jī)械的直接組裝更為容易。無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)在專業(yè)的領(lǐng)域和無(wú)軸伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)只是對(duì)同一技術(shù)的不同說(shuō)法，兩者并沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別。這項(xiàng)技術(shù)有明顯的優(yōu)點(diǎn)，如在傳動(dòng)性能上具備更高的控制精度。這項(xiàng)技術(shù)又叫虛擬電子齒輪傳動(dòng)，即無(wú)軸傳動(dòng)是將齒數(shù)比轉(zhuǎn)化為電子比，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線借助通信技術(shù)加以控制，有效提高了傳動(dòng)比的精準(zhǔn)程度。之前的印刷機(jī)往往需要配帶一個(gè)大齒輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，因?yàn)辇X輪傳動(dòng)需要相互接觸，有接觸就會(huì)出現(xiàn)摩擦，這就會(huì)導(dǎo)致所有的機(jī)械部件的摩擦不斷增大。在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中，不可避免的滯后扭矩。其實(shí)齒輪的傳動(dòng)在實(shí)際的工作的過(guò)程中是非常不穩(wěn)定，因?yàn)樵趯?shí)際的傳動(dòng)過(guò)程中由于一些外界因素的影響往往會(huì)導(dǎo)致齒輪的側(cè)移現(xiàn)象，尤其實(shí)在機(jī)械的啟動(dòng)和停止過(guò)程中，如果齒輪的規(guī)模太大再加上傳動(dòng)軸過(guò)長(zhǎng)，這兩種的相互配合會(huì)導(dǎo)致誤差的累積，使傳動(dòng)的精度受到很大程度的影響。摩擦造成的誤差在傳統(tǒng)的傳動(dòng)過(guò)程中是不可避免的，但在無(wú)軸傳動(dòng)中，就不會(huì)出現(xiàn)這樣的狀況，這主要體現(xiàn)在無(wú)軸傳動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)和控制上。無(wú)軸印刷機(jī)經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，最終確定為一種與其他部件完全不相干的結(jié)構(gòu)，再加上其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直接由控制器同步控制，完全沒(méi)有機(jī)械間的摩擦，所以無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)要比傳統(tǒng)的齒輪傳動(dòng)的精度高。無(wú)軸傳動(dòng)系統(tǒng)不需要潤(rùn)滑齒輪箱，但對(duì)于每個(gè)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)必須要設(shè)置同步驅(qū)動(dòng)單元，以保證傳動(dòng)的穩(wěn)定性。各同步驅(qū)動(dòng)單元相互之間不會(huì)干擾，避免了傳動(dòng)過(guò)程中的誤差積累。在如今的印刷機(jī)中，都會(huì)附帶一個(gè)編碼器，它包含超過(guò)3300000個(gè)脈沖，意思就是每旋轉(zhuǎn)一周可分為3300000步，可見(jiàn)精度有了相當(dāng)大的提高。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有高精度和矢量化，可以非常精確的位置控制、比例控制和速度控制。光電信號(hào)通過(guò)各驅(qū)動(dòng)單元在同一時(shí)間進(jìn)行同樣的控制，使得驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行保持高度的同步性，極大的減少了傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷造成的驅(qū)動(dòng)誤差，另外可以通過(guò)傳遞介質(zhì)的振動(dòng)來(lái)傳遞信號(hào)，這種改變比在需要通過(guò)實(shí)際的物體來(lái)傳遞裝置的張力。調(diào)節(jié)輥同步協(xié)調(diào)光電信號(hào)采集和傳輸?shù)母鱾€(gè)驅(qū)動(dòng)單元，通過(guò)無(wú)噪聲的光纖電纜來(lái)完成，不再使用主減速箱和傳動(dòng)扭矩驅(qū)動(dòng)。單元張力輥同步協(xié)調(diào)改進(jìn)，為調(diào)節(jié)各傳動(dòng)單的速度提供了極大的方便。

3驅(qū)動(dòng)故障解決方法

3.1首先要掌握同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成組建

（1）電機(jī)無(wú)軸傳動(dòng)的同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)，通常情況下，AC電機(jī)可以為整個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力，也能確定旋轉(zhuǎn)位置，控制機(jī)械速度和機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)情況，是機(jī)械的受控執(zhí)行機(jī)構(gòu)。印刷機(jī)械一般使用交流同步電機(jī)或者交流異步電機(jī)。在機(jī)器出現(xiàn)故障時(shí)，如果不能明確故障部位，那么首先需要從動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)始排查。先檢查控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定，確定電力系統(tǒng)沒(méi)有故障之后，再對(duì)其他的控制系統(tǒng)進(jìn)行排查。（2）驅(qū)動(dòng)控制器驅(qū)動(dòng)器是數(shù)字控制組件，可以控制電動(dòng)機(jī)的電流、速度和位置。每臺(tái)電機(jī)都有一臺(tái)單軸控制器（M-Drive）。通常情況下，電機(jī)安裝在驅(qū)動(dòng)控制器上面，而它又受到控制器的控制。因此，控制器在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中起著非常重要的作用。如果驅(qū)動(dòng)控制器無(wú)法工作，那么驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)也會(huì)受到影響不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（3）編碼器作為一個(gè)測(cè)量元件，編碼器可以測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速位置。

3.2確定主電機(jī)故障或通信故障

使用專用診斷系統(tǒng)，對(duì)故障原因進(jìn)行初步診斷，以確定主電機(jī)故障或通信故障。對(duì)于電機(jī)故障的診斷及排查，依靠計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行，是目前較為成熟和普遍的一種方式。在診斷過(guò)程中，通過(guò)智能檢測(cè)，相應(yīng)的計(jì)算機(jī)會(huì)存儲(chǔ)相關(guān)的數(shù)據(jù)，主要包括電機(jī)工作中的電流以及平均轉(zhuǎn)速，甚至可以測(cè)出在一周的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，電機(jī)在每一位置的速度。在故障的部件中，通常溫度會(huì)有所升高，表現(xiàn)在轉(zhuǎn)換器以及其他傳動(dòng)單元的溫度，都會(huì)有所記錄。診斷系統(tǒng)還會(huì)對(duì)所監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的控制信息進(jìn)行記錄，比如位置和轉(zhuǎn)速實(shí)際值和給定值之間的差值。

3.3分析驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障方向

通常情況下，驅(qū)動(dòng)控制器分為三種，MDC、MDS、MDS-G，其中第二種可對(duì)小組內(nèi)的電機(jī)進(jìn)行同步控制，第三種可對(duì)整臺(tái)機(jī)組的主軸提供位置與速度等信號(hào)，三者的驅(qū)動(dòng)器面板布局基本一致，其最為關(guān)鍵的指示信號(hào)有兩個(gè)，分別為正常狀態(tài)與故障狀態(tài)信號(hào)，當(dāng)發(fā)生故障是，則會(huì)結(jié)合故障類型，顯示相應(yīng)的故障代碼，如：144可能為編碼器問(wèn)題，200可能為驅(qū)動(dòng)控制器斷開(kāi)，43可能為電機(jī)磁極零位。

3.4依靠遠(yuǎn)程診斷技術(shù)進(jìn)行專業(yè)診斷

在當(dāng)今時(shí)代網(wǎng)絡(luò)對(duì)于人們已越來(lái)越熟悉，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，使印刷機(jī)的遠(yuǎn)程診斷和技術(shù)服務(wù)成為可能，無(wú)論你在什么地方，只要告知印刷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，專業(yè)工程技術(shù)人員就可以進(jìn)行技術(shù)服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程診斷有2大優(yōu)點(diǎn)，首先參與網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程診斷的人都是生產(chǎn)企業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員，彌補(bǔ)了非專業(yè)人員的技術(shù)缺陷；其次效率提高，避免了不知如何尋找故障所額外耗費(fèi)的時(shí)間，將故障造成的停機(jī)損失降到最低。

結(jié)語(yǔ)

總之，無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)在印刷機(jī)械方面的應(yīng)用十分重要，它不僅能全面提高印刷效率，而且相較于傳統(tǒng)印刷系統(tǒng)有十分明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，它不僅能有效減輕機(jī)器磨損，保證操作便捷簡(jiǎn)單，更能降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)印刷機(jī)的平穩(wěn)性。在使用該技術(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)的硬件設(shè)施和設(shè)備體系輔助同步控制技術(shù)有全方位的了解，從而全面提高印刷機(jī)工作效率。

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（作者單位：新鄉(xiāng)市大為創(chuàng)新印刷包裝機(jī)械有限公司）