【干货】卫星式柔性版印刷机系列问答之五
浏览:887 发布日期:2016-10-09


22.卫星式无齿轮柔性版印刷机在传动上有什么特点?
  这个问题分为两个方面,一方面是收放卷、烘道、冷凝辊驱动等非印刷部分,另一方面是卫星式中央压印滚筒以及附加其上的各印刷单元。
  如前所述,卫星式柔性版印刷机的收放卷部分同印刷部分采用的是软连接,齿轮传动型柔性版印刷机与无齿轮柔性版印刷机在这一点上是一致的。但是在烘道内,导辊的驱动以及烘道外冷凝辊等装置的驱动,传统的模式是主机经长轴、齿轮箱变速来进行驱动,由于传动路径长,为了避免传动故障还必须使用万向节,因此整个结构由长轴、万向节、齿轮箱等部件构成。无齿轮柔性版印刷机革除了这个模式,烘道内直径3英寸的导辊由一个交流伺服电机驱动,以优化烘道内承印材料的张力控制。
  众所周知,不论印刷纸张还是薄膜,承印材料在烘道内的张力变化都是很大的,尤其在印薄膜时。聚乙烯(PE)的软化点为90~100℃,聚丙烯(PP)稍高些。在高温烘道内,即使车速很快,薄膜在烘道内的受热时间较短,但只要薄膜的实际温度高于其软化点温度,薄膜就容易变形,由卷筒承印材料变形而引起张力变化是必然的。
  由于烘道位于印刷单元之后,所以这种变化并不影响印刷套准,但会影响印刷产品的长度。这是因为,已印刷的薄膜受热变形后,如若仍然保持较大的张力,薄膜尺寸就会发生变化,即使出烘道后即刻冷却,收卷后的产品在尺寸上还是会有一定的误差。因此控制烘道内卷筒承印材料的张力变化是无齿轮柔性版印刷机在这个环节要解决的重点课题。
  无齿轮柔性版印刷机的冷凝辊同样采用交流伺服电机单独控制,电机通过气动压纸辊驱动,在整个卷料张力系统上,起辅助但不可缺少的作用。
  齿轮传动型柔性版印刷机则是通过齿轮齿数比,机械刻板地规定导辊的转速,它的作用仅是传递动力,而不考虑被传送材料的不同特性与状态。而采用交流伺服电机驱动的模式,可针对材料的不同特性与状态进行调节,不仅传递动力,而且还可以起到辅助调节的作用。
  在卫星式中央压印滚筒以及附加其上的各印刷单元的传动上,无齿轮柔性版印刷机采用分电机传动,速度环软连接,用前一级的测速信号作为后一级的给定信号,使每一台电机既有自己的控制闭环,又有相关闭环产生的信号作为给定或反馈信号,以提高反馈速度,从而提高传动的稳定性。无齿轮传动机构突破了齿轮传动机构的主电机驱动、齿轮箱传递动力并保证同步的固有模式,改由交流伺服电机直接驱动中央压印滚筒。为了保证在10秒内从设计车速(最高可达600m/min)急停,在中央压印滚筒的背面装有盘形刹车装置。在各印刷单元,每根版滚筒芯轴都由单独的交流伺服电机直接驱动,每根网纹辊的芯轴也由独立的交流伺服电机驱动。这种多电机独立驱动方式完全摆脱了传统卫星式柔性版印刷机中央压印滚筒大齿轮传动的束缚。
  传统卫星式柔性版印刷机安装在中央压印滚筒上的大齿轮,由于需要同印版滚筒的齿轮啮合,对其精度与硬度都有特殊的要求,对润滑也有特殊的要求,一旦处理不当,往往会损坏大齿轮。以直径为2500mm的中央压印滚筒上的齿轮为例,该齿轮的周长达7000~8000mm,若该齿轮损坏,损失相当惊人。笔者曾看到过这样一则实例,大齿轮的齿顶部分被磨成尖角,卫星式柔性版印刷机特有的套印准确度大受影响,无法修复,最后不得不由生产厂家回收。正是这些惨痛的教训使人们看到了传统齿轮传动模式的不足,从而走上无齿轮传动的新路。
  无齿轮伺服套印机构的轴向套准由步进电机驱动,周向套准由交流伺服电机驱动,压印滚筒脱开时,网纹辊也由交流伺服电机驱动,可控制速度的变化。在保证高速运行时印刷平台高度稳定的基础上,无齿轮卫星式柔性版印刷机的套准是十分有把握的。以美国PCMC生产的无齿轮卫星式柔性版印刷机Infiniti和Vision G为例,在印刷平台结构上,采用了专利的高稳定性设计,即使在每分钟600m(2000英尺/分钟)的高车速时,也能在稳定车速下将套准误差控制在0.003英寸(0.07mm)以内,加减速时套准误差小于0.004英寸(0.1mm)。


23.为什么无齿轮传动系统往往采用交流伺服电机?它有什么优点?
  伺服电机又称为执行电动机,在自动控制系统中用做执行元件,作用是把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机有直流和交流两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。
  伺服电机内部的转子采用的是永磁铁,驱动器控制的U、V、W三相电形成电磁场,转子在此磁场作用下转动;同时电机自带的编码器反馈信号传送给驱动器,驱动器将反馈值与目标值进行比较,根据比较结果调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度。
  流伺服电机受正弦波控制,转矩脉动小,它的主要优点表现在以下几方面。
  (1)无电刷和换向器,工作可靠,对维护和保养的要求低。
  (2)定子绕组散热比较方便。
  (3)惯量小,易于提高系统的快速反应能力。
  (4)适用于高速大力矩状态。
  (5)同功率下有较小的体积和重量。


  24.伺服驱动的基本概念是什么?
  伺服驱动是以采用计算机控制技术的电子齿轮和电子凸轮代替笨重的机械齿轮,电子齿轮起传动作用,电子凸轮起调节作用。根据主轴与从动轴之间的位置对应关系,计算机列出算法y1(x)=a1 b1,最高至6次函数,6阶的多项式仿型曲线。在传统的柔性版印刷机传动模式中,通常都配置一个大型电机,加上皮带轮和皮带、动力轴、变速箱、印版滚筒齿轮、压印滚筒齿轮、网纹辊齿轮。在卫星式柔性版印刷机上,压印滚筒齿轮的直径要达2~3m,由于动力轴和齿隙的扭转状态不稳,往往会影响到套准精度,特别是在加、减速的不稳定状态下,更会使套准精度受到影响。动力轴越长,齿轮数越多,误差也就越大。更为不利的是,随着齿轮和其他机械部件在正常作业情况下开始逐渐磨损,误差会越来越大,套准精度随之下降,直至将这种误差显现在印刷品上。
  电子齿轮和电子凸轮正是针对这种不足展开攻势。电子齿轮的特点是高精度,高速,无冲击切换,可保证速度与加速度平稳过渡的二阶补偿。用于代替传统的机械齿轮,电子齿轮可称为真正的无缝隙机械。伺服电机作为电子齿轮和电子凸轮的执行机构,它的传动精度由编码器保证。最先进的编码器分辨力在每秒400万脉冲以上,极大地提高了套印精度和印刷质量。伺服和矢量传动系统精度极高,可进行非常准确的位置控制、比例控制与速度控制。

  25.卫星式柔性版印刷机伺服驱动系统的主要特点是什么?
  如前所述,卫星式柔性版印刷机在中央压印滚筒区域的张力基本为零,当安装在中央压印滚筒上方的橡胶压辊在左右两端汽缸的作用下将承印材料紧文章在中央压印滚筒表面时,印刷基材沿中央压印滚筒的旋转方向运动。当最后一色组印完后,印刷基材主要靠收卷部分的动力向前运动,从第一色组到最后一个色组,印刷基材的线速度基本是相等的。而所谓轮转印刷中的张力,正是由前后两级线速度之差形成的,当线速度之差为零时,张力亦即为零。卫星式无齿轮柔性版印刷机印刷单元的伺服驱动是建立在该段区域内印刷基材零张力的基础之上的,由此,伺服电机驱动算法大为简化,而且可靠。伺服单元仅用电子齿轮和电子凸轮取代传统的有隙机械齿轮,用精确和快速取而代之,因此它的作用是锦上添花,事半功倍。

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