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1  前言  在科學(xué)技術(shù)日新月異發(fā)展的今天，為滿足人們對商品包裝多樣化、精美化的需要，對包裝印刷傳動系統(tǒng)的自動化要求、位置跟蹤精度要求越來越高。將微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、新傳感技術(shù)、激光技術(shù)以及新工藝與新材料等應(yīng)用于印刷機械，實現(xiàn)智能化、高自動化、高效能化，是現(xiàn)代印刷機械的發(fā)展方向。2  包裝印刷機械現(xiàn)狀    我國的包裝印刷機械，特別是凹印生產(chǎn)線起步較晚，基礎(chǔ)比較薄弱。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，我國現(xiàn)有的約300臺煙包凹印生產(chǎn)線，幾乎全部從歐、美．日或澳大利亞等工業(yè)發(fā)達國家進口。其中絕大部分于上世紀90年代引入，一般使用八九十年代的技術(shù)，有的甚至是六七十年代的技術(shù)，設(shè)備具有以下特點。    (1) 設(shè)備的控制電路一般都采用可編程序控制器(PLC)或計算機控制，就這一點來講。還是比較先進的。    (2) 傳動裝置一般采用直流調(diào)速電機，有些六七十年代的設(shè)備采用的還是滑差調(diào)速電機。主傳動通過一臺直流調(diào)速主機(或一臺交流調(diào)速主機)驅(qū)動一根機械軸，再通過這根機械軸把各色組單元以及模切單元連在一起，  同步轉(zhuǎn)動。這種機械通軸結(jié)構(gòu)直至現(xiàn)在仍是卷筒紙凹印機普遍采用的傳動形式。    (3) 套準(zhǔn)裝置一般采用步進電機帶減速器機構(gòu)(包括差速器、無級變速器等)。    (4) 張力控制裝置一般也采用步進電機帶減速器機構(gòu)。     近年來，電子技術(shù)和微電子技術(shù)以驚人的速度向前發(fā)展，隨之也帶動了交流傳動技術(shù)的進步。近代交流傳動技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了二十多年，目前正成為電氣傳動的主流，一直被直流傳動所占據(jù)的眾多領(lǐng)域已被交流傳動所占領(lǐng)。3   機械通軸結(jié)構(gòu)的缺點    卷筒紙煙包六色凹印機可以在卷筒紙上印刷1—6種顏色。由于卷筒紙凹版印刷速度快、層次再現(xiàn)豐富、質(zhì)感好，因而得到了廣泛使用。但它對機械制造精度要求很高．特別是由于紙張易受溫濕度影響而變形、伸縮，即使套印調(diào)節(jié)機構(gòu)制造得非常精細，各部分動作又非常協(xié)調(diào)準(zhǔn)確，但如果自動化程度不高，仍難以避免套印不準(zhǔn)，不能保證產(chǎn)品質(zhì)量。國內(nèi)大部分卷筒紙凹印設(shè)備一般采用機械通軸結(jié)構(gòu)，需要靠人工進行套印預(yù)定位，操作復(fù)雜，定位誤差大，動態(tài)調(diào)節(jié)慢。預(yù)定位不準(zhǔn)導(dǎo)致設(shè)備需要很長的帶紙運行時間，從而產(chǎn)生許多廢品。4   交流伺服傳動的優(yōu)勢    為了解決上述問題，歐美等國一些先進的印刷機制造企業(yè)已利用現(xiàn)有的交流伺服傳動技術(shù)研制出電子無軸卷筒紙凹印機。與傳統(tǒng)的有軸{機械軸)傳動凹印機相比，電子無軸卷筒紙凹印機取消了印刷單元間的機械通軸結(jié)構(gòu)，每一個印刷單元都采用AC矢量變頻電機獨立驅(qū)動，由電機直接帶動印版滾筒，并調(diào)整印版滾筒的相位來實現(xiàn)縱向套準(zhǔn)，同時由一個步進電機來驅(qū)動印版滾筒的橫向移動從而實現(xiàn)橫向套準(zhǔn)。這樣的設(shè)計帶來了以下幾個顯著優(yōu)點．    (1) 省掉了許多機械傳動環(huán)節(jié)，使因機械磨損而降低套印精度的可能降至最低，增加了可靠性．減少了維修保養(yǎng)成本。    (2) 套準(zhǔn)時間很短，響應(yīng)速度極快。    (3) 提供了特有的高精度預(yù)對版功能，當(dāng)印版滾筒裝入印刷單元后，通過傳感器來檢測印版滾筒上的零位標(biāo)記，驅(qū)動馬達會自動將印版滾筒轉(zhuǎn)動至預(yù)設(shè)零位。設(shè)備通過電機空運轉(zhuǎn)即可實現(xiàn)預(yù)套準(zhǔn)操作，不必帶紙運行，故預(yù)套準(zhǔn)過程廢品很少．此外由于無軸傳動系統(tǒng)對印版滾筒相位的控制精度高，信息交換快，可實現(xiàn)高精度的高速套準(zhǔn)，因此在高速印刷狀態(tài)下仍能獲得比機械軸凹印機高得多的套準(zhǔn)精度。5   改造方案    我公司是紅塔集團投資興建的煙包印刷廠，擁有一條從法國小森——尚邦公司引進的NL650型六色凹版連線模切印刷生產(chǎn)線．這臺印刷機所采用的技術(shù)基本上體現(xiàn)了當(dāng)時的技術(shù)水平，控制電路采用西門子PLC，套印電路采用尚邦公司的RNP93系統(tǒng)。主傳動使用一臺直流調(diào)速電機通過一根機械軸將動力傳到各印刷色組和模切站，各單元的套印(位置隨動和補償)采用步進電機加差速器的結(jié)構(gòu)，因而無法避免上述機械通軸凹印機的缺點。此外還有以下不足．    (1) 主電機采用直流調(diào)速電機，炭刷和換向器的維護成本高。    (2) 齒輪箱和無級變速器不僅是易磨損的零部件，維修成本高，而且不可避免地存在機械間隙．當(dāng)步進電機根據(jù)套印指令做出的調(diào)整通過這些機構(gòu)到達印版時，會有所損失，嚴重時引起振蕩。    (3) 上述設(shè)備已使用近10年的時間，許多零部件廠家已不再生產(chǎn)，給維修帶來很大困難。    這些問題已經(jīng)影響到公司的長遠發(fā)展，本文即想探討采用交流伺服系統(tǒng)來改造這臺印刷機的可能性。    與步進電機相比，交流伺服電機具有以下明顯的優(yōu)異性能。（1) 控制精度大大提高。（2) 低頻特性增強。（3) 矩頻特性好。（4) 速度響應(yīng)性能、控制性能(閉環(huán)控制)和過載能力大大提高。 5.1總體改造方案（1） 拆除直流調(diào)速主機和機械通軸、差速齒輪箱、步進電機等所有主傳動和步進伺服傳動零部件，用7組獨立的交流伺服電機單元取代上述部件來實現(xiàn)傳動和位置補償功能。這里說的7組單元是6個色組加1套模切單元，如果算上2組張力單元則應(yīng)該是9組，因此軸數(shù)會因不同的機型改造方案而不同。（2） 7組交流伺服電機單元通過高精度免維護減速器(速比為5：1或10：1)直接與印版軸或模切軸相連，把電機到版軸之間的機械傳動環(huán)節(jié)減至最少，并實現(xiàn)7軸獨立伺服驅(qū)動。