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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(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)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(jī)械，實(shí)現(xiàn)智能化、高自動(dòng)化、高效能化，是現(xiàn)代印刷機(jī)械的發(fā)展方向。2  包裝印刷機(jī)械現(xiàn)狀    我國的包裝印刷機(jī)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(jì)，我國現(xiàn)有的約300臺(tái)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(dá)國家進(jìn)口。其中絕大部分于上世紀(jì)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(diǎn)。    (1) 設(shè)備的控制電路一般都采用可編程序控制器(PLC)或計(jì)算機(jī)控制，就這一點(diǎn)來講。還是比較先進(jìn)的。    (2) 傳動(dòng)裝置一般采用直流調(diào)速電機(jī)，有些六七十年代的設(shè)備采用的還是滑差調(diào)速電機(jī)。主傳動(dòng)通過一臺(tái)直流調(diào)速主機(jī)(或一臺(tái)交流調(diào)速主機(jī))驅(qū)動(dòng)一根機(jī)械軸，再通過這根機(jī)械軸把各色組單元以及模切單元連在一起，  同步轉(zhuǎn)動(dòng)。這種機(jī)械通軸結(jié)構(gòu)直至現(xiàn)在仍是卷筒紙凹印機(jī)普遍采用的傳動(dòng)形式。    (3) 套準(zhǔn)裝置一般采用步進(jìn)電機(jī)帶減速器機(jī)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(jìn)電機(jī)帶減速器機(jī)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(dòng)了交流傳動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步。近代交流傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了二十多年，目前正成為電氣傳動(dòng)的主流，一直被直流傳動(dòng)所占據(jù)的眾多領(lǐng)域已被交流傳動(dòng)所占領(lǐng)。3   機(jī)械通軸結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)    卷筒紙煙包六色凹印機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)制造得非常精細(xì)，各部分動(dòng)作又非常協(xié)調(diào)準(zhǔn)確，但如果自動(dòng)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(jī)械通軸結(jié)構(gòu)，需要靠人工進(jìn)行套印預(yù)定位，操作復(fù)雜，定位誤差大，動(dòng)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(yùn)行時(shí)間，從而產(chǎn)生許多廢品。4   交流伺服傳動(dòng)的優(yōu)勢    為了解決上述問題，歐美等國一些先進(jìn)的印刷機(jī)制造企業(yè)已利用現(xiàn)有的交流伺服傳動(dòng)技術(shù)研制出電子無軸卷筒紙凹印機(jī)。與傳統(tǒng)的有軸{機(jī)械軸)傳動(dòng)凹印機(jī)相比，電子無軸卷筒紙凹印機(jī)取消了印刷單元間的機(jī)械通軸結(jié)構(gòu)，每一個(gè)印刷單元都采用AC矢量變頻電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，由電機(jī)直接帶動(dòng)印版滾筒，并調(diào)整印版滾筒的相位來實(shí)現(xiàn)縱向套準(zhǔn)，同時(shí)由一個(gè)步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)印版滾筒的橫向移動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)橫向套準(zhǔn)。這樣的設(shè)計(jì)帶來了以下幾個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)．    (1) 省掉了許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，使因機(jī)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(shí)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(dòng)馬達(dá)會(huì)自動(dòng)將印版滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)至預(yù)設(shè)零位。設(shè)備通過電機(jī)空運(yùn)轉(zhuǎn)即可實(shí)現(xiàn)預(yù)套準(zhǔn)操作，不必帶紙運(yùn)行，故預(yù)套準(zhǔn)過程廢品很少．此外由于無軸傳動(dòng)系統(tǒng)對印版滾筒相位的控制精度高，信息交換快，可實(shí)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(jī)械軸凹印機(jī)高得多的套準(zhǔn)精度。5   改造方案    我公司是紅塔集團(tuán)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(jìn)的NL650型六色凹版連線模切印刷生產(chǎn)線．這臺(tái)印刷機(jī)所采用的技術(shù)基本上體現(xiàn)了當(dāng)時(shí)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(dòng)使用一臺(tái)直流調(diào)速電機(jī)通過一根機(jī)械軸將動(dòng)力傳到各印刷色組和模切站，各單元的套印(位置隨動(dòng)和補(bǔ)償)采用步進(jìn)電機(jī)加差速器的結(jié)構(gòu)，因而無法避免上述機(jī)械通軸凹印機(jī)的缺點(diǎn)。此外還有以下不足．    (1) 主電機(jī)采用直流調(diào)速電機(jī)，炭刷和換向器的維護(hù)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(jī)械間隙．當(dāng)步進(jìn)電機(jī)根據(jù)套印指令做出的調(diào)整通過這些機(jī)構(gòu)到達(dá)印版時(shí)，會(huì)有所損失，嚴(yán)重時(shí)引起振蕩。    (3) 上述設(shè)備已使用近10年的時(shí)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(yuǎn)發(fā)展，本文即想探討采用交流伺服系統(tǒng)來改造這臺(tái)印刷機(jī)的可能性。    與步進(jìn)電機(jī)相比，交流伺服電機(jī)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(qiáng)。（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(jī)和機(jī)械通軸、差速齒輪箱、步進(jìn)電機(jī)等所有主傳動(dòng)和步進(jìn)伺服傳動(dòng)零部件，用7組獨(dú)立的交流伺服電機(jī)單元取代上述部件來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)和位置補(bǔ)償功能。這里說的7組單元是6個(gè)色組加1套模切單元，如果算上2組張力單元?jiǎng)t應(yīng)該是9組，因此軸數(shù)會(huì)因不同的機(jī)型改造方案而不同。（2） 7組交流伺服電機(jī)單元通過高精度免維護(hù)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(jī)到版軸之間的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)減至最少，并實(shí)現(xiàn)7軸獨(dú)立伺服驅(qū)動(dòng)。