印刷机无轴传动的应用及驱动器的故障分析

苏建

摘要：无轴传动技术伺服驱动是指印刷机械设备中每组控制单元都由独立的电机完成驱动工作，各独立电机之间通过先进控制中枢设备进行完善，使每组控制机械单元或中枢设备比机械轴完成更加精确灵活的传动工作。无轴传动技术又称作无齿轮传动技术，主要指在印刷机中每个机组或者说滚筒甚至棍子的动力都是互不影响、独立存在。受到各类因素影响，在印刷机械工作中，也容易出现驱动性故障，威胁到设备的运行安全。通过梳理驱动故障问题排除流程，不仅可以加快故障排除速度，而且对于延长设备使用寿命也有着积极地意义。

关键词：印刷机械；无轴传动技术应用；驱动故障；对策

随着科学技术的飞速发展，无轴传动技术日趋进步，特别是数字网络技术的应用，在提高性能方面起了重要作用，从而使电气传动控制技术发生了深刻的变化。近年来，基于电力电子电路的电力转换，电机控制技术，计算机技术，微电子技术，全数字化、网络通讯等技术的日新月异，采用无轴传动技术的印刷机应运而生，并得到迅速发展，且己主导现代印刷机械主流。目前，印刷企业和制造商都将目光聚焦在无轴传动技术的发展和应用上，印刷机制造商近几年制造的高档印刷机大多已采用无轴传动技术。

一、印刷机械无轴传动技术的特点

1、无轴印刷设备具有非常强的协调一致性，有效统一并简化设备工作工序，从而保证印刷工作完成的高质量、高效率。无轴印刷设备与传统印刷设备相比有很大区别，其设备驱动的输入与输出主要靠感应光电信号，在传动期间可以降低外界噪音。与此同时，其转变了传统长轴和齿箱的传动，依靠光电信号的快速传递进行工作，逐步提升调节轴同步工作能力，使得调节速度也逐渐加快。

2、无轴印刷传动结构可以有效提升驱动机组的传送效率。无轴传动技术的驱动单元是独立的个体，不会因长轴或齿箱而形成约束，也不会因机械零件的缺少或质量问题而终止印刷。在进行无轴印刷过程中，印刷设备不借助长轴传递转力，而是通过光电信号的传输，在极大程度上缩减了对于印刷设备的直接干扰因素，进一步提升了印刷效率与印刷质量。无轴印刷技术还可以进行同步操作，扩大印刷设备的可利用空间。印刷设备的驱动单元在工作时，还能对另一部分进行操作，例如可以改变印刷物体尺寸等，有效提升设备的利用空间。

3、无轴印刷设备的灵活性较高。与传统式机械长轴印刷设备不同，其增加长轴与齿箱的动力联系，减少驱动单元之间的约束力，从而可自由进行结合，增添设备工作灵活性。无轴印刷设备使得机械传输距离变小，提升设备传动性能，使操作人员可以近距离操作设备，从而可以灵活操作印刷设备。与此同时，无轴技术的发展与普及也减少了设备印刷错误。

4、无轴印刷设备可以极大的节省设备运行成本，提升印刷同行业的竞争力。在进行印刷期间，其以独立驱动单元减少了更换印刷物体时的废弃物，减少印刷设备的运行成本，同时还提高了印刷设备的工作效率。

二、无轴传动系统在印刷机械上的应用

1、硬件设备。无轴传动系统的硬件设施主要包括电机驱动器、运动控制器以及执行伺服电机。无轴传动系统的关键在于构建系统控制平台，在此基础上通过算法软件实现系统控制。软件的算法和实现方式是相对比较丰富的。而硬件平台，作为控制系统的基础，也在系统运行中起着非常重要的作用。

（1）电机驱动器。电机驱动器的控制能力、响应时间和动态性能决定了电机驱动器的主要系统。另外，驱动器具有多种优点，如高分辨率反馈、安全性高等。这些优点使电机驱动器能够保证各个电机高精度的同步运转。

（2）运动控制器。运动控制器的功能比较多样化，如电子齿轮、点动功能、过程控制等。

（3）伺服电机。伺服电机应满足以下几个基本要求：灵敏度高、大扭矩、防爆等。

2、同步控制技术。印刷机械是高精密的机械产品，要求光机电一体化，对速度和质量都有较高的要求。SERCOS 协议具有标准化和国际化的特点，是目前最适合同步和协调控制的串行实时通信协议。对于不同制造商生产的产品，它可以实现数字驱动器与控制器的无障碍操作，从而发挥设备的最佳功能。

3、驱动级数的自适应控制。在无轴传动的整个系统运行中，自适应电机能够给系统运转提供动力。耦合性是机电系统的基本特点之一，可以通过各种凸轮曲线实现对机械的数字控制。在驱动技术的实际应用中，应当全面配合无轴印刷的结构体系，全面控制驱动的精准度，另外要对设备的整体性能做出全面检测。首先，印刷前，全面分析相关参数，保证驱动运行正常进行。另外，要调整控制系统，使其处在最为合适的状态，可以全面配合各个机控系统。

三、无轴传动技术的驱动故障

1、掌握同步驱动系统的构成组建

（1）电机。无轴传动的同步驱动系统是标准电动机，通常情况下，AC 电机可以为整个系统提供动力，也能确定旋转位置，控制机械速度和机械转动情况，是机械的受控执行机构。印刷机械一般使用交流同步电机或者交流异步电机。在机器出现故障时，如果不能明确故障部位，那么首先需要从动力系统开始排查。先检查控制系统的参数设定，确定电力系统没有故障之后，再对其他的控制系统进行排查。

（2）驱动控制器。驱动器是数字控制组件，可以控制电动机的电流、速度和位置。每台电机都有一台单轴控制器（M-Drive）。通常情况下，电机安装在驱动控制器上面，而它又受到控制器的控制。因此，控制器在整个系统的运行中起着非常重要的作用。如果驱动控制器无法工作，那么驱动器和电机也会受到影响不能正常运转。

（3）编码器。作为一个测量元件，编码器可以测量电机的转速位置。

 2、驱动故障分析方法

近几年，随着印刷行业的快速发展，其竞争愈加激烈，各个企业均购置了无轴传动印刷机，其同步驱动系统主要是由电动机、变流器、编码器、驱动控制器、总线系统及诊断系统等构成的，虽然此其满足了生产的需求，但其存在的故障不容忽视，如果不及时排除，则会制约无轴传动技术作用的发挥，也会影响印刷机械使用的寿命，严重情况下，甚至会造成一定的经济损失。因此，本文提出了几点排除故障的建议，具体内容如下：

第一点，明确驱动系统的组件构成。同步驱动系统的电动机属于标准电动机，其作为受控执行机构，主要对机械的速度、位置及转动情况等进行控制；变流器属于控制电路的执行机构，它能够转换数字控制器的控制信号，使其成为相应的转速与转矩；驱动控制器属于数字控制组件，主要控制电动机的电流、速度与位置，对于每台电动机而言，其均拥有各自的单轴控制器，在此基础上，电源装置或模块构成了完整的伺服放大器，从而保证了对电流速度及其位置的有效控制；同步驱动器主要是对信息和数据进行持续的交换，进而满足了电机驱动器的数据需求，在此基础上，对电动机的转速、位置等均实现了有效的控制，最终保证了多台电动机的同步驱动。

第二点，掌握驱动系统的故障成因。诊断无轴传动印刷机而言，排除其驱动故障的主要手段便是借助驱动诊断系统，以此展开初步诊断，在了解其故障成因后，分析其故障类型，如：主电机故障、通讯故障等。在实际诊断过程中，需要对相关的数据信息进行收集，具体包括电动机相关数据，如：电动机电流、电机温度、实际位置与速度等，变流器信息，如：功率单元模式、功率单元温差等，控制系统信息，如：位置、转速等，此时要考虑实际值与给定值二者的差值。

  综上所述，在印刷行业发展过程中，无轴传动印刷机作为其发展的重要方向，其优势十分显著，相信在各项对策全面落实的基础上，无轴传动技术的作用将更加显著，无轴传动印刷机械的生产效率将进一步提高，进而印刷行业将实现稳定与高效发展。

参考文献：

[1] 刘波.印刷机械无轴传动技术及驱动故障解决方法[J].科技创新与应用,2020(09):132-133.

[2] 毛学民.印刷机械的无轴传动技术及驱动故障排除[J].山东工业技术,2019(03):11.