无轴印刷技术

无轴印刷技术
一、概述
印刷技术发展到今天，已经形成以“胶印、柔印、凹印“为三大主要方式的局面，三种方式各有所长。

胶印以印刷精细网线为强项；而凹印长期以来以其印刷色差小，满版实地印刷和印金效果好、印品无接缝、印材适用面广、符合长版活印刷等优点而为人称道；近年来，柔印由于一大批新技术（诸如：陶瓷网纹辊封闭刮刀、套筒式印版辊、电子束雕刻技术和计算机技术）的应用提高了其印刷质量，再加上水性油墨的环保优势在欧美市场得到了巨大的发展。

但三大印刷方式相互并存的事实告诉我们-----它们都具有存在的合理性及各自的市场需求，只有扬长避短、兼容并蓄才能印出最佳的产品。

目前全球印刷企业用户和生产商都将目光聚集在电子无轴驱动技术发展上，因为这一技术与各类印刷方式的结合将带来印刷业的巨大变革，也是对付目前日益增长的短版活市场的最佳解决方案。

二、无轴技术的优势
自从1994年German Rexroth Indramat（驱动和控制的主要供应商）首次将无轴传动
（shaftless）技术引进印刷领域后，由
于其自身的诸多优势，无轴技术已经得到
了印刷业界的认可，并逐渐的表现出强劲
的发展趋势，尤其在大型的卷筒纸胶印
机、柔性版印刷机、凹版印刷机的制造中
更是风头占尽。

那么什么是无轴传动技术
呢？传统印刷设备的传动是依靠固定在
机器上的齿轮、轴杆等机械部件将电机的
动力向各个机组传动。

所谓无轴技术就是
用交流电机驱动的（虚拟的）电子轴线取代传统、复杂的机械传动轴，也有人因此把无轴技术称为无齿轮（Gearless）传动技术。

这种系统的驱动和控制，使用精确的电子同
步数字化智能侍服电机，依赖精确同步
控制的智能侍服电机的驱动，代替迄今
为止使用普遍但价格昂贵的机械齿轮
箱、纵轴、万向轴以及凸轮。

这样就不
再需要额外附加的动力了，比如专门的
齿轮箱或是设定机器的时候。

那么是什么原因使无轴技术从一进
入印刷领域便飞速的发展起来呢？让我
们先来看一看一些无轴技术拥有的，传
统机械轴技术所无法替代的优势。

(一)、无轴传动印刷机是一种开放
式结构
模块化设计的独立驱动单元。

对于无轴传动印刷机来讲，已经不需要通过主轴将动力传递给每一个单元，不需要通过高精度的齿轮箱传递力矩，不需要齿箱的润滑系统，不会出现由于机械制造安装不准确产生的一些问题，因此就不会产生因为齿轮传动而形成的，影响套印精度
的因素，减少了机器运转时的噪音，提高了能耗效率，可以更好的利用空间，可以在一部分印刷单元仍在运转时，变动另一部分印刷部件的活件尺寸。

目前无轴传动技术大多采用了符合国际数字传动接口标准的串口实时通信系统，通过无噪音光纤电缆同步协调每个传动装置，这样就简化了人员培训，产品支持以及公司内部的生产管理。

（二）、拥有极高的同步协调性
每个驱动单元都是光电信号的获取及传输，是通过无噪音光纤电缆来完成的，不再使用主轴及齿箱传递力距。

驱动单元张力调节辊的同步协调性的提高，为调节速度提供了很大的方便。

每个驱动单元具有独立的套准系统，套准控制反应快，控制信号直接作用于交流伺服电机，而电机直接作用于调节印版滚筒的相位，这就为快速反应提供了可靠保证。

（三）、最大限度的降低成本
对于机器的制造商来说，无轴驱动机器的概念首先意味着开发、生产、和试运行机器成本的降低。

对于使用者来说，同通过电机、主轴、齿轮传动副、离合器传动的传统印刷机相比，无轴传动印刷机大大地降低了由于印刷机机械结构影响而产生的废品，从而最大限度的降低成本。

由于每组印刷单元都具备了预套准功能，减少了初期套准时产生的废品。

在换卷时，由于每个印刷单元独立性的驱动，从而大大降低了由于换卷时的张力变化而产生的印刷废品。

由于驱动系统交流伺服电机具有极其灵敏的动态响应特性及其数字化的调节机构，只要改变参数就可以适应不同活件的生产要求，传统印刷机则需要改变机械结构，以适应不同活件的生产要求，这样既减少机械的加工成本，也更大限度的减少了由于改变这些结构所需要的非生产性准备时间。

电子轴的应用使你只要输入一个参数值，数字化的控制系统就能够保证准确的重复再版，从而降低了废品率，降低了成本。

（四）、灵活性
无轴传动的印刷机可以对您现有的设备加以扩展，大大提高了设备的可用性，同时由于模块化的设计单元，可以对设备进行理想的组合，既降低了你的采购成本，又节约了宝贵的资源。

传动机构的减少，使操作者更易接近印刷机，操作、维修更方便灵活。

印刷单元之间的距离减少，走料距离短，出现错误的几率降低。

（五）、远距离的技术支持
随着网络时代的到来，缩短了企业与企业间的距离，使印刷机的远程诊断和技术服务成为可能，而无轴传动印刷机数字化控制系统的应用，又使这种可能变成现实。

无论在地球上的任何一个角落，只要告知无轴传动印刷机生产企业，几乎在你机器出现问题的同时，无轴印刷机制造商就可以为使用者进行技术服务，从而可以最大限度的降低停机时间。

如果仅从无轴驱动的印刷机的机构上看，我们也会发现一些很明显的优越性。

1.电机每转动一圈有好几百万脉冲，可以藉此作非常精密的定位，更好的控制比例和速度，配上智能型驱动器及高速微处理器，对套准精度的控制可大幅度提高。

此种以电子线路代替轴杆传动的ELS系统(Electronic Line Shafting)使分机组驱动的概念得以实现。

所谓ELS先进的控制技术，是采用超高分辨率的编码器(直接安装在电机内)和高速微处理器，来指定系统内每一转轴的正确位置，并能精确地复位。

2.在采用齿轮及轴杆传动系统时，所不可避免的扭力不稳定性及齿轮的滞後性，都会导致套准有所飘移，尤其是在加速或减速时更甚。

如果传动轴越多、越长，齿轮越多、越大，其积累误差系数就越大，这种误差在新的传动与控制系统中就可避免。

何况齿轮在使用过程中难免发生机械磨损，误差就会加大，而齿轮是印刷中出现条纹(或称杠子)故障的主要因素。

3.不用齿轮印刷机上滚筒的转动，就不再受齿轮节距的限制，印刷品的重复长度就没有固定的局限，而可以随意加以调节，这在适应包装印刷品规格多样化需要的柔性版印刷机上尤受欢迎。

只要把印版滚筒的周长调换到要求，并把重复长度数据输入控制中心就可以了。

4.除了可省大功率的驱动电机，降低电力消耗外，同时还取消了一系列机械传动机构，包括：印版滚筒、压印滚筒的驱动齿轮、齿轮箱、皮带盘、皮带、传动轴等，结构简化後，零备件储备锐减，维修停机时间减少，而且AC伺服电机与同步电机均为无刷型结构，其维护比有刷型电机简单省事。

5.伺服电机与同步电机在整个运行过程中，提供高度恒定的转矩，在快捷的变速时，惰性或滞後性低，因此，由此而产生的废次品也就大为减少，生产效益提高。

尤其在短版活多的情况下，更显出其优越性。

三、无轴印机原理及应用
无轴传动印刷机要达到的基本控制要求主要有三点：收放卷平稳；张力恒定；套印准确。

印刷机的同步控制包括位置同步、速度同步以及电子凸轮的同步，运动控制器PPC-R22.1可不间断地计算产生虚拟主轴的位置，并通过光缆即时传送至各个驱动器IndraDrive C/M，从而实现印刷过程的同步运作。

系统可以提供三种收放卷的方式：浮动辊、张力传感器、甚至无传感器方式。

柔版印刷机采用的是根据浮动辊的位置来调整收放卷的速度，收放卷系统包括一台伺服电机（用它来驱动放卷的轴），一个浮动辊，一个相位传感器以及伺服驱动器。

相位传感器根据浮动辊摆动的不同位置产生不同的电压信号，输送到伺服驱动器来控制伺服电机的转动。

可以将相位传感器在浮动辊摆动到中间位置时产生的电压信号作为设定值，位置检测值是根据浮动辊的不同位置不断变化的，伺服驱动器通过一系列的运算调节速度调整量来进行速度控制。

因为张力对印刷套准的影响非常大，所以张力控制的要求是保证张力恒定。

在检测辊的两端安装张力传感器，通过对信号的放大转换成驱动器能接受的模拟信号，通过一系列的运算来调节初始辊的转速，以保证表面线速度的一致，达到控制张力恒定的目的。

除了收放卷，还需要对进出印刷及加工处理单元（模切、烫金等）的纸张进行进一步的张力控制，以使印刷处于最佳状态。

利用基本型的IndraDrive伺服驱动器和MAD电机做收放卷，以及MSK电机进行二次张力控制，操作人员只需从VEP-力士乐嵌入式终端输入简单的参数，系统就可以自动完成上面这两项工作。

对于自动套准来说，它的控制比张力控制更为复杂，因为张力的初始设定值是恒定的，而套准控制中色标位置的目标值和检测值都是变化的，并且自动套准对色标传感器的处理时间也有相当高的要求。

色标传感器将检测到的纸张上的色标位置信息进行高速处理后传输给配有高速数据端口（响应时间<1us）的伺服驱动器，而后利用MSK电机执行动态的相位偏置达到精确套准的目的。

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四、结语
总的说来，无轴传动印刷机的应用，会以高的生产力和加工质量，大的灵活性，高速的产品加工速度，简单的操作，高的透明度，低的生产成本，可靠的系统资源和加工手段，使其使用者的企业得到更迅速的发展。

人们从有轴技术的概念中走出来以后，以极快的速度接受了无轴技术。

据有关部门统计，2003年从国外引进的报纸印刷机，80%以上都是无轴机。

无轴传动技术为柔性印刷行业提供许多益处。

当然印刷业也起来越熟悉这种技术了，人们也会看到这种趋势，无轴传动技术会得到广泛应用。