高速6色机组式凹版印刷机电子轴系统简介

1、概述：
        最近几年国内外印刷机市场发生了很大的变化，由于全球化的生产竞争，印刷用户逐渐转向了出口和高端市场，以追逐更高的利润，因此对印刷设备提出了更高的要求。目前国际印刷机市场已逐渐趋向于使用带有电子轴的印刷设备，欧洲市场已经开始淘汰传统的长轴印刷机，其中具有代表性的印刷机生产厂家是德国海德堡公司，该公司采用德国博世力施乐公司的电子轴控制系统生产的印刷机风靡全世界，取得了极佳的社会反响和经济效益。相反国产印刷机技术水平还达不到中高端用户的需求，还处于传统型长轴印刷机为主的生产模式，新型的电子轴印刷机研制还处于起步阶段。而随着欧洲印刷机制造商设计加工水平的逐步提高，加上各种新技术的应用，相继推出了技术指标更高，自动化程度更高的印刷机，由于多种新技术的应用，进口新型电子轴印刷机正变得越来越精密和越来越复杂，其制造成本和维护成本也相应大幅度增加，复杂机器的故障率和可靠性也越来越成问题，而且维护修理工作也由于复杂结构和新技术应用而变得更加困难。

2、系统主要工作指标：
版辊周长： 300mm～1000mm
检测精度：0.012mm
套印精度：0.1mm
伺服电机功率：3.7KW～5KW
最高车速：300m/min

3、系统组成：
1）系统工作原理：
        本系统采用国际通用的印刷印品误差检测标记（马克线），检测印刷标记由于浸墨、烘干、料膜卷径的变化等因素所引起的料膜张力变化，从而导致印品的套色发生偏差。因为标准的印刷标记两两间隔20mm，所以当印品套色发生偏差时，印刷标记两两间隔必然大于或小于20mm，利用光电眼所测量到的实际印刷标记间隔信号，分机工作站处理该实际数据，获得实际印刷标记间隔距离，并通过现场总线上传主站监测；由主工作站本身处理误差数据，发出电机相位调整信号，控制各色位伺服电机运转。
A、系统主站由欧洲先进运动控制器和10英寸触摸屏组成，该运动控制器可同时控制多达16轴分站，由于将伺服电机位置环上移至主站处理，所以整个电子轴系统的执行单元（伺服电机）可以工作在速度环模式下，系统反映灵敏，印品套印误差在主站中处理，调整及时，升降速过程中可保持很好的跟随性能，可

以做到基本不发生跑偏现象。整个运行过程中系统线速度平稳，低速套印完成后，印品张力基本稳定，调整量很小；
B、系统分站主要实现印品误差的实时测量以及与主站之间的误差数据通讯（CAN BUS）。该分站由本公司自制的处理单元组成，大规模现场可编程逻辑阵列（FPGA）可以实现系统高低速误差的一致性测量（对应于同一印品误差），测量误差不超过0.01mm，系统反应迅速，该芯片的测量信号从输入到输出可以达到10ns，完全保证了系统的需求，可实现在1200m/min的系统速度下测量准确；
C、系统张力采用成熟的四段七电机张力控制系统。
张力检测式张力控制系统一般由张力检测器、张力控制器和执行机构组成。针对浮棍张力系统的弱点，采用张力传感器检测，并配有专用张力控制器所构成的张力控制系统则能有效的克服浮棍张力的缺点，该方案主要的优点如下：
 以材料张力直接作为监控对象，实时检测，控制对象明确，效果明显；
 检测辊自重影响可自动消除，材料包角影响自动消除，微张力也可监控；
 张力设定可用电位器设定，也可有PLC等上位机控制，通讯方式多样；
 内含如锥度张力，非线形锥度补偿、加减速补偿、机械损耗补偿等专用控制功能软件。
张力检测式张力控制系统的构成要素
张力检测式张力控制系统一般由张力检测器、张力控制器和执行机构组成。
 张力检测器
以“张力传感器的检测灵敏度高、温度漂移小、过载能力强、工作可靠性好”等要点作为评价质量好坏的标准，此外，完善的售后服务也很重要，可以免去很多后顾之忧。
 张力控制器
公司采用的是三菱LE-40MTA型张力控制器作为组成张力检测式张力控制系统的关键设备。
其特点有如下几点：
LE-40MTA张力控制器性能优良、操作调节简便、PID参数有手动设定和实时自调谐功能，还随机带有锥度控制、机械损耗补偿功能、加减速补偿，换卷控制等诸多的附加功能，使我们很容易应用到各种软包装设备上。如分切机、模压机、涂布机、印刷机；
LE-40MTA张力控制器在输出端不但有0-24V的DC输出可直接驱动各种型号的磁粉离合器制动器、磁滞离合器制动器，还同时输出有0-5V/0-±5V/4-20mA的控制型号，用户可容易的连接伺服电机，矢量变频、气动离合器制动器等其他执行机构。
 执行机构
张力控制系统选用的执行机构强调控制性能，以“转矩控制精度高，细腻柔和”的控制特性为关注要点。张力控制的大小应视材料的厚薄、质料宽窄来决定。被印材料越厚、张力值越大；反之，张力值要小，
如印薄材料张力值要求更高，因为要顾及被印材料起皱拉伸、变形等问题，一般情况下合适的张力调节是以多色“十字规线”全部套准，不来回“移动”为标准，如果印刷时“十字线”套印不稳定，可适当调整放卷和收卷的张力，使各色组“十字线”套准稳定为止，当然印刷时低速、中速、高速情况下张力值是不完全相同的，建议在正常的速度下微调张力值为好，印刷过程中经常出现“走位”现象，人们习惯去寻找设备、材料等原因。其实不然，影响套印精度的，往往为张力不适。如果能够仔细调整张力，一般情况下，套印不准可以迎刃而解。
D、系统信号增益的自适应以及滤波：
该电路选用ALTERA公司的大规模可编程逻辑阵列（FPGA）完成，采用硬件描述语言（VHDL HDL和VERILOG HDL）在FPGA内部生成增益自适应电路以及滤波电路；
E、快速预套印功能
机械传动印刷机每次在换版后，运行前都要进行预套印调整，以减少初期套印的废品，通常采用旋转编码器定位，浮动辊调整期间过料长，操作繁琐，时间长，精度不高，印品损失大；电子轴传动系统通过程序计算出各个版辊需旋转的相位，版辊只需随意装入印刷单元而不需要再恢复“零位”，随后伺服电机会自动将版辊转到“零位”从而实现真正意义上的高精度预套印；随后进入自动套印印刷状态，整个过程简单方便、快速；
2）系统框图

3）张力控制框图