??? 圖1:電子軸

上海紫光機械有限公司的總工陳金成先生是YR420WZ柔版印刷機研發設計的主要負責人，據他介紹，無軸傳動印刷機要達到的基本控制要求主要有三點：收放卷平穩；張力恒定；套印準確。而博世力士樂的SYNAX200系統提供的同步控制、收放卷控制、張力控制、自動套準控制這幾種功能在YR420WZ柔版印刷機上得到了很好的應用。

那么，SYNAX200系統的這幾種功能在YR420WZ柔版印刷機上是如何實現的呢？陳金成先生和博世力士樂中國電子傳動與控制部門的凌俊先生給我們做了詳細的介紹。

印刷機的同步控制包括位置同步、速度同步以及電子凸輪的同步，SYNAX200系統中的運動控制器PPC-R22.1可不間斷地計算產生虛擬主軸的位置，并通過光纜即時傳送至各個驅動器IndraDrive C/M，從而實現印刷過程的同步運作。

圖2：虛擬主軸及機械主軸的比較和工作原理。

SYNAX200系統可以提供三種收放卷的方式：浮動輥、張力傳感器、甚至無傳感器方式。上海紫光的YR420WZ柔版印刷機采用的是根據浮動輥的位置來調整收放卷的速度，收放卷系統包括一臺伺服電機（用它來驅動放卷的軸），一個浮動輥，一個相位傳感器以及伺服驅動器。相位傳感器根據浮動輥擺動的不同位置產生不同的電壓信號，輸送到伺服驅動器來控制伺服電機的轉動。可以將相位傳感器在浮動輥擺動到中間位置時產生的電壓信號作為設定值，位置檢測值是根據浮動輥的不同位置不斷變化的，伺服驅動器通過一系列的運算調節速度調整量來進行速度控制。“實際應用中，紙卷不會是很圓的，有可能是扁的，所以

收放卷一定要保證平穩，這個系統的運行效果還是不錯的。”陳金成先生評價說。

圖3：采用Cartridge DDRTM進行重新設計
后的印刷機組比以前的結構簡單許多。

因為張力對印刷套準的影響非常大，所以張力控制的要求是保證張力恒定。在檢測輥的兩端安裝張力傳感器，通過對信號的放大轉換成驅動器能接受的模擬信號，通過一系列的運算來調節初始輥的轉速，以保證表面線速度的一致，達到控制張力恒定的目的。除了收放卷，還需要對進出印刷及加工處理單元（模切、燙金等）的紙張進行進一步的張力控制，以使印刷處于最佳狀態。

利用基本型的IndraDrive伺服驅動器和MAD電機做收放卷，以及MSK電機進行二次張力控制，操作人員只需從VEP-力士樂嵌入式終端輸入簡單的參數，系統就可以自動完成上面這兩項工作。

對于自動套準來說，它的控制比張力控制更為復雜，因為張力的初始設定值是恒定的，而套準控制中色標位置的目標值和檢測值都是變化的，并且自動套準對色標傳感器的處理時間也有相當高的要求。色標傳感器將檢測到的紙張上的色標位置信息進行高速處理后傳輸給配有高速數據端口（響應時間<1us）的伺服驅動器，而后利用MSK電機執行動態的相位偏置達到精確套準的目的。

? 圖4：利用直接驅動技術可以很方便將這款

5 色印刷機擴展為10色

“采用了無軸傳動的技術，提高了印刷機的模塊化程度以及減少了輔助時間，使得印刷紙張張力的穩

定性有很大提高，套準精度由原來±0.127mm提高到±0.06mm，套準速度快而且材料損耗少。這項技術的應用也使上海紫光機械有限公司填補了國產伺服傳動柔版機這一空白。”陳金成介紹說。

Danaher Motion:瓦楞紙印刷設備

Danaher Motion的一家客戶在對自己的瓦楞紙印刷機組進行重新設計的時候選用了Danaher Motion公司提供的Cartridge DDR?（直接驅動旋轉電機），整個機組減少了2000多個部件，使得設計更加簡單，印刷定位精度也大大提高，同時增強了易操作性并降低了維護成本。

這家印刷設備制造商介紹說，長期以來，他們使用的是另外一家供應商的配套產品，當了解到Cartridge DDR電機的諸多優點之后，決定在機組的印刷單元和沖壓剪裁單元采用這種電機。重新設計后的印刷機組中每個印刷單元采用3個CDDR，沖切單元采用了3個CDDR，縱向定程進刀采用2個CDDR。另外，還選用了傳統的伺服電機AKM作為輔助傳動設備以及500系列滾柱和BS&A滾珠絲杠，驅動器選用了SERVOSTAR?S600系列，利用SERCOS來完成設備之間的通信。

這個被重新設計的印刷設備是5色柔版印刷機，在重新設計之前，整個印刷機組采用的是機械傳動方式，每個印刷單元的各個版輥靠齒輪連起來，各印刷單元也是靠一個長的機械邊軸相連，由一個大功率的電機來拖動。這種印刷機體積龐大，運轉速度相對低，但印刷精度要求高，對它來說，控制各個版輥之間的相位同步是個難題，每個版輥長約3m，質量大，慣量也大，進行工藝調整時，相當的麻煩，費時、費力，甚至無法實現。“采用直接驅動技術進行重新設計之后，每個版輥都由DDR電機來驅動，去掉了原來機械傳動所需的齒輪和機械長軸，各個軸可以根據相位要求單獨調整，各個印刷單元的調速比可以在調速范圍內隨意調整，整個機組的靈活性和印刷定位精度都得到了提高。”Danaher Motion公司的大客戶經理單汝國先生介紹說。

利用CDDR除了能提高易用性和印刷定位精度外，對工藝的調整以及系統的配置都更為靈活，它可以將印刷機的各個印刷單元獨立設置為“工作狀態”和“停運狀態”，這樣，當產品在其他印刷單元工作的時候可以同時配置一個或多個印刷單元。這種“

運轉同時配置”的功能大大提高了機器的利用率，對小型批量的生產任務特別有用，而如果使用原來的齒輪和機械長軸的傳動方式不可能做到這一點。“像現在這款5色的印刷機，如果要擴展為10色，利用直接驅動技術是完全可以實現的。”

“直接驅動技術并不是Danaher Motion獨有的，許多供應商都能夠提供直接驅動電機，而Danaher Motion的CDDR技術之所以能夠在眾多競爭對手中被客戶選中，除了能夠滿足各項技術指標之外，其獨特的結構設計使得安裝極為方便也是一個重要因素，Cartridge DDR電機采用的是緊縮式結構，能夠即裝即用，從安裝到完全運轉只需要不到30分鐘的時間。”

單汝國先生還介紹說，無軸傳動印刷機的設計主要有兩個難點，一個是電機的選擇，另一個就是算法，包括相位同步和套準控制，這款印刷機選擇的與CDDR配套的SERVOSTAR 600伺服驅動器，以及MEI的運動控制卡，相應的開發了針對印刷行業的相位同步和套準控制的功能。

無軸技術在北人報紙印刷機上的應用

北人印刷機械股份有限公司是國內較早涉足無軸傳動技術的印刷機械制造企業。從2001年開始，“北人”就先后分別與博世力士樂公司和鮑米勒公司合作研發設計無軸傳動印刷機。2006年推出的75A報紙印刷機是與日本西研圖文株式會社共同合作開發的，采用三菱無軸傳動技術，印刷單元采用流行的H型結構，一個H單元使用兩個電機，各驅動一個B-B單元，方便不同色組同時進行不同的操作。

75A報紙印刷機適用于卷筒紙雙面四色報紙印刷，也可用于多種不同方式的組合印刷，例如：4+4彩色印刷、2+2套色印刷及多紙路印刷等，折頁機具有動態尺寸調整和存頁選擇等功能，最多可進行8紙路折頁。同時，該機器采用模塊化的設計理念與無軸技術的應用，更能滿足不同用戶的需要，隨著用戶業務的擴展進行設備的配置擴展。

據北人股份卷筒紙膠印機制造分公司技術人員介紹，75A報紙輪轉印刷機在印刷速度上達到了7.5萬印張/小時的國內最高水平。“這款印刷機采用無軸傳動技術，擴展性非常好，易于增加印刷品的版數；并且在印刷精度、速度以及穩定性方面都有了很大提高。在我們進行的多次印刷實驗中，機器運行狀態一直很穩定，這更增強了我們的自信心。目前產成的三個塔式機組全部形成銷售，其中一個塔機被西研回購，另外兩個塔機被體育日報社購買。”