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单张纸多色胶印机与无轴传动之我见
日期:2009-7-16 23:49:25 来源:中国工控网  
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     随着生活水平的不断提高、生活节奏的不断加快,人们对胶印机的要求也趋于多样化,单张纸多色胶印机得到广泛地发展。
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     除了基本四色印刷外,单张纸胶印机还增加了烫金、上光、覆膜、烘干等功能,机组数量不断增加。随着机组数量的增多,传动部分也越来越复杂,主电机、主变频器越来越大,刹车抱闸的实现也越来越难,这给机器的安装调试以及零部件加工、运输、装配都带来一系列的麻烦。由于传动距离加长,力矩传递次数的增加,累计误差也在增大。
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      我们知道胶印机是一个机械精度要求很高的设备,而且需要复杂的调整过程。如何解决这些问题呢?笔者认为,应当采用每个机组分离再整体组合的方法,各机组之间无直接机械传动连接,各自用独立的电机驱动,而整体时序配合采用电气通讯方式来实现。这样可以使机组模块化、标准化、大批量化,再配上模块化、标准化的供纸机构、收纸机构,可实现“积木化”的任意组合生产。去掉了大的零部件,诸如各种大型高精度齿轮、各种机械传动机构等,减少了零部件的种类,增大了零件的单件产量,容易标准化大批量生产,对零部件的保管,减少浪费,降低成本,降低机器整体噪音,提高整机运转速度,迅速组织生产,增强市场变化的应变力等带来一系列的便利和好处。整机的制动也非常方便实现。总之,将整体驱动改为分散驱动,使整体结构变得非常简单。
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    为何提出这种想法?我们知道,过去供纸台提升和收纸台下降都是靠主电机加传动机构来实现,现在大多改为独立电机驱动。各种包装机械、生产线等都采用伺服电机,可以整体加速或减速。当然,胶印机的无轴传动要比包装机械生产线复杂得多,因为它的精度要求较高。另一方面,现代电子技术、计算机技术在飞速发展,尤其单片机、计算机通讯网络技术、伺服电机技术都已相当成熟,体积越来越小,速度越来越快,而价格在不断下降,给胶印机的无轴传动带来了可能,并可实现胶印机的远程故障诊断、远程维修、远程升级。
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    如何实现无轴传动?我们知道,所有胶印机的整机运转都应有一个基准起始点,包括机械零点和电气零点。使用电子凸轮(省掉机械凸轮)来实现水靠版、墨靠版、版滚筒合压、压印滚筒合压、喷粉等时序,一个机组一个单片机,整个机器用一个主控单片机,各组之间的通讯采用串口通讯。为了抗干扰,提高通讯速度,单片机应选用高速和抗干扰性强的,如AVR, PIC等高端产品,晶振应在12M左右(如选用11. 0592M),程序容量在64K以内,主机与各机组之间采用RS485接口通讯,通讯协议采用MODBUS或自己定义一个协议。主机还可以直接选用工业级PC机,使用户界面更友好、更容易编程〔可采用VB等高级语言编程)。单片机的编程应采用C语言+汇编语言来编制。C语言通用性、可移植性强,易读、易懂,方便修改,而采用汇编语言是为了提高通讯速度和执行速度,将二者有机结合使其达到最佳应用效果。另外主机应有TCP/工P接口,以便进行工NTERNET连接,实现远程监视、诊断、维修、升级等。
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    系统的主要控制过程包括:各机组采用伺服电机,即旋转编码器进行负反馈控制,整机速度的控制由主机发出协调信号控制各机组同步升高和降低。整体时序应有一个旋转编码器,在不同的时序角度发出信号(给到电磁阀,电磁阀控制气缸动作)进行各种动作,如吸纸、版滚筒合压、压印滚筒合压等。系统的主要控制硬件及软件编程示意图见图1、图2。
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关键技术点有:
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    (1)各机组速度的协调同步控制    在机械结构方面要容错,即允许不同步,在不同步的情况下不会造成设备人员的损坏;机械零点的恢复、电气零点的对正要简单、方便;应有同步检测、自动同步调整,严重不同步时要顺序停车。
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    (2)通讯的可靠性抗干扰问题
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    通讯应采用CRC校验,以提高可靠性;应采用光祸隔离、硬件屏蔽、软件滤波等软硬兼施的措施:在通讯失败时应有紧急措施,以降低损失,保证设备、人员的安全。
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