傳統(tǒng)的機(jī)組式凹版印刷機(jī)的各色組版輥的傳動是掛在同一個電動機(jī)上的，由該電動機(jī)帶動一個機(jī)械主軸來傳動。各色組版輥都通過機(jī)械的連接機(jī)構(gòu)與主軸連接在一起，所以，各色組版輥能夠同步運(yùn)動，而且高質(zhì)量的印刷機(jī)各色組版輥的運(yùn)動步調(diào)嚴(yán)格一致。印刷圖案的套準(zhǔn)控制是通過控制浮動銀的運(yùn)動和控制張力來控制承印物的拉伸而完成的。將這種傳統(tǒng)的機(jī)組式凹版印刷方式稱為有軸印刷。

  無軸和有軸的根本區(qū)別是版輥的傳動方式不同。無軸機(jī)組式凹版印刷機(jī)的各色組版輥的傳動是各自獨(dú)立的，它們各自由單獨(dú)的電動機(jī)驅(qū)動，減少了機(jī)械主軸，各單元版輥獲得獨(dú)立，但控制的難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)在于各單元的嚴(yán)格同步，高精度的同步控制關(guān)系到整個機(jī)器印刷的品質(zhì)。

  無軸印刷的圖案套準(zhǔn)控制有別于有軸印刷，它是在各軸同步的基礎(chǔ)上，通過控制版輥的相位來實(shí)現(xiàn)的。無軸凹版印刷涉及版輥傳動控制和套準(zhǔn)控制，由于各個版輥獨(dú)立使版輥的控制更加復(fù)雜，也更加靈活。無軸凹版印刷的靈活性、可操作性、自動化水平得到了提高，能夠適應(yīng)當(dāng)今印刷行業(yè)復(fù)雜生產(chǎn)工藝的要求，印刷品質(zhì)高，生產(chǎn)成本低，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)和環(huán)保生產(chǎn)。

  正是由于實(shí)時工業(yè)以太網(wǎng) Powerlink 技術(shù)、PLC技術(shù)、全數(shù)字伺服驅(qū)動器 ACOPOS 技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，無軸凹版印刷控制才得以實(shí)現(xiàn)。

  與傳統(tǒng)長軸印刷機(jī)械比較

  隨著高速數(shù)字伺服技術(shù)與實(shí)時通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，目前最先進(jìn)的凹版印刷機(jī)普遍采用“電子軸”、“虛擬軸”或“無軸傳動”技術(shù)，克服了傳統(tǒng)的機(jī)械傳動技術(shù)難題，大大提升了印刷效率、精度與品質(zhì)。

  在無軸傳動的印刷機(jī)中，每一組機(jī)械單元或機(jī)組都由獨(dú)立的電動機(jī)驅(qū)動，各電動機(jī)之間通過驅(qū)動控制系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤和同步。中央控制器計(jì)算出各虛擬的“電子軸”的位置數(shù)據(jù)，控制各傳動電動機(jī)按照中央控制器發(fā)出的程序指令同步運(yùn)轉(zhuǎn)。由于各機(jī)組間單獨(dú)驅(qū)動，省卻了傳遞動力的機(jī)械長軸，故稱為無軸傳動技術(shù)。無軸傳動也稱為“電子軸”或“虛擬軸”。

  由于無軸傳動可以完全取代精密機(jī)械齒輪，省去了許多機(jī)械部件，如驅(qū)動裝置、變速裝置、軸和齒輪、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、額外的牽引機(jī)構(gòu)等，使設(shè)備的制造成本和使用費(fèi)用大大降低，避免了傳動中的機(jī)械共振，降低了維修成本。無軸傳動印刷機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)械磨損和機(jī)械振動小，運(yùn)轉(zhuǎn)和操作、安裝調(diào)試、維護(hù)保養(yǎng)等以色組為單位，操作方便。采用無軸傳動技術(shù)，可以避免傳統(tǒng)印刷機(jī)械長軸驅(qū)動帶來的機(jī)械誤差累積導(dǎo)致印刷質(zhì)量難以保證的缺點(diǎn)，計(jì)算機(jī)控制有利于多臺電動機(jī)同步控制，提高整機(jī)傳動控制精度和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，也便于實(shí)現(xiàn)印刷機(jī)的計(jì)算機(jī)操作臺控制和遠(yuǎn)程控制。另外，采用無軸傳動的印刷機(jī)色組選擇靈活，每個印刷色組都可以獨(dú)立更換印版，紙路選擇比傳統(tǒng)的有軸印刷機(jī)靈活，張力控制問題可由專用的電動機(jī)控制和軟件方案解決，使得印刷張力更恒定。由于獨(dú)立的機(jī)組配置和驅(qū)動靈活，各單元可分別進(jìn)行單獨(dú)操作和調(diào)節(jié)，增加或撤銷一個印刷機(jī)組容易而方便，增加了生產(chǎn)的靈活性，提高了生產(chǎn)效率。無軸傳動控制技術(shù)能夠方便實(shí)現(xiàn)設(shè)備的維修和系統(tǒng)的升級、擴(kuò)展。采用無軸傳動系統(tǒng)的監(jiān)控和診斷軟件，可監(jiān)控任意一個與電子軸相連的印刷滾筒，實(shí)時分析印刷過程中的負(fù)載，可方便地實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)和調(diào)試。

  但是，無軸傳動控制系統(tǒng)的復(fù)雜度高，涉及的技術(shù)水平先進(jìn)，對設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、維修及操作人員提出了更高的要求。

  無軸傳動技術(shù)與傳統(tǒng)長軸技術(shù)比較見表7.1。

  表7.1 無軸傳動技術(shù)與傳統(tǒng)長軸技術(shù)比較

  無軸傳動為印刷機(jī)帶來了全新的技術(shù)變革，速度、精度得到提升，不良品率也降低了，無軸傳動技術(shù)在印刷機(jī)械領(lǐng)域包括凹版、柔版、衛(wèi)星式柔版、表格紙、標(biāo)簽印刷、新聞紙塔式輪轉(zhuǎn)等領(lǐng)域均得到廣泛應(yīng)用。

  當(dāng)然，無軸傳動對于電氣控制與傳動、網(wǎng)絡(luò)通信等各個方面均提出了更高的要求，其套色技術(shù)是系統(tǒng)的核心技術(shù)。凹版印刷機(jī)控制復(fù)雜性高，諸多機(jī)電一體化設(shè)計(jì)問題在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到體現(xiàn)，這也是把凹版印刷機(jī)作為一個典型案例進(jìn)行分析講述的原因。

  本案例介紹的凹版印刷機(jī)是基于陜西北人機(jī)組式凹版印刷機(jī)，對其控制系統(tǒng)進(jìn)行需求分析、選型設(shè)計(jì)、模塊劃分、控制策略、集成套色、軟件設(shè)計(jì)等研究與分析，希望通過這個案例，幫助讀者掌握機(jī)電一體化設(shè)備工程化設(shè)計(jì)的基本步驟與方法。