無軸轉(zhuǎn)動瓦楞印刷控制系統(tǒng)采用PLC作為主控系統(tǒng)，印刷版輥、墨輥、送紙輥、電子凸輪皆為伺服傳動，步進電機調(diào)整間隙，人機界面集中監(jiān)控，現(xiàn)場總線采集傳遞信號，再結(jié)合高精度減速機、聯(lián)軸器、編碼器、滑軌絲杠、同步皮帶等機構(gòu)，實現(xiàn)高速運轉(zhuǎn)下的各輥筒速度同步及相位同步，真空吸附電子凸輪送紙機構(gòu)保障快速精確送紙，系統(tǒng)的相位調(diào)整功能使調(diào)整變得簡單易行。所有這些，極大地提高了生產(chǎn)速度、套印精度以及操作的簡便性。

　　系統(tǒng)構(gòu)成

　　系統(tǒng)由送紙部和四色印刷部組成，送紙部主要包括電子凸輪真空吸附送紙機構(gòu)和送紙輥。電子凸輪真空吸附送紙機構(gòu)利用風機產(chǎn)生的負壓使紙板緊密吸附在送紙平臺上，兩臺電子凸輪伺服電機驅(qū)動送紙平臺在送紙上下位間同步往復運動，配合送紙滾輪和送紙輥完成紙板依次傳送。在滾輪摩擦系數(shù)和紙板壓力穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，送紙時機與一色印版的位置和生產(chǎn)速度相關(guān)，在一定速度下，當一色印版轉(zhuǎn)到某一位置時開始送紙，轉(zhuǎn)到另一位置時停止送紙，以保證印版能每次將圖案準確印在紙板的相應位置上。不同規(guī)格紙板，送/停紙的時機也相應變更，操作人員僅需調(diào)整人機界面上的料號，系統(tǒng)會立即自動調(diào)整，保證印刷位置準確。兩臺電子凸輪電機的動作、速度與旋轉(zhuǎn)角度要完全一致，才能保證電機和機構(gòu)連續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，以及紙板平直送出。在這里，我們采用兩軸同動直線補償功能來實現(xiàn)兩軸實時同步。另外，凸輪電機還要滿足長時間頻繁往復正反向運轉(zhuǎn)需要，要求系統(tǒng)選配高響應的伺服系統(tǒng)，并結(jié)合負載調(diào)整伺服參數(shù)，充分發(fā)揮伺服系統(tǒng)的高速高響應特性，盡量減少傳動環(huán)節(jié)及各環(huán)節(jié)延遲，同時，還要充分考慮系統(tǒng)發(fā)熱和回收保護問題，使電機工作處于輕載狀態(tài)（設(shè)備及系統(tǒng)構(gòu)成示意圖如下）。

　　紙板送出后進入四色印刷部，每一色部控制由印刷版輥、墨輥、托紙輥、牽紙輥和氣缸等共同完成，各輥筒皆直接或間接通過伺服驅(qū)動，同時有步進電機配合編碼器調(diào)整輥筒間隙和位置。

　　印刷版輥的軸徑通常很大，運行速度很快，而印刷套印精度要求較高，因此印刷版輥間微小的速度差在很短的時間內(nèi)就會造成套印超差。設(shè)任一時段任意兩印刷版輥的速度差為△V，系統(tǒng)速度環(huán)在△t時間內(nèi)將速差調(diào)整過來，因傳動機構(gòu)延遲很小，設(shè)為0，則將△t時間內(nèi)由速度差△V產(chǎn)生的偏差設(shè)為ε，可總結(jié)公式如下：

　　ε=∫0△t△Vdt

　　由此可見，負載間速度差△V越小，系統(tǒng)響應越快（即△t越短），則產(chǎn)生的套印偏差ε越小。這就要求一方面要提高機械精度，如安裝同心度要好、負載慣量要均勻等；另外在系統(tǒng)選配時要充分考慮與負載匹配，在提供足夠負載扭力的同時還要提供足夠的響應能力。同時，調(diào)試工作也非常重要，要結(jié)合負載使系統(tǒng)發(fā)揮最優(yōu)性能。對此，可利用伺服系統(tǒng)的自動檢測功能先檢測負載狀況，再根據(jù)實際需要匹配參數(shù)（如提高響應或減小超調(diào)量等），進一步細調(diào)，直到符合條件為止。同時由于每個負載及其傳動機構(gòu)不盡相同，每臺伺服的參數(shù)也會略有差異,應通過電氣來補償負載機械傳動系數(shù)的差異。

　　系統(tǒng)利用PLC的運動控制功能對伺服系統(tǒng)進行實時控制，采用單獨高速處理器，運算獨立于CPU之外，結(jié)合伺服系統(tǒng)滿足高精度及快速響應需求。另采集負載軸端編碼器信號，對負載運行狀況進行檢測和校正，以消除傳動誤差影響，并有利于分析查找問題。

　　各輥筒間線速度要一致，避免紙板打滑，同時墨輥上墨才會均勻、無色塊。另外，墨輥氣缸的動作也很重要，開始送紙時，氣缸帶動墨輥依次下落，給印版著墨；停止送紙時，墨輥依次抬起，避免印版著墨太深。下落及抬起的時機由印版位置決定，以保證墨輥在印版上的著墨位置和著墨量，從而保證印刷質(zhì)量。

　　由于紙板的規(guī)格型號很多，對于不同規(guī)格的紙板印刷，工藝和控制都要做出相應調(diào)整；同時，設(shè)備清洗、維護、掛版等工作經(jīng)常進行，難免會造成人為誤差，需要時常對印刷版輥相位進行調(diào)整，這些都在程序里實現(xiàn)，操作人員只需在人機界面上調(diào)整料號和校正值，無需對設(shè)備做出任何改動，操作簡便，極大地提高了工作效率和靈活性。

　　另外，在實踐過程中，我們總結(jié)出一套模擬套準試驗方法配合調(diào)試工作。通過PLC檢測伺服反饋和編碼器信號，對其進行統(tǒng)計分析，可計算出任意時刻各印刷版輥的相位差（脈沖值），再折算成長度（mm），便可測得機械套準精度，無需上墨和紙板，節(jié)省了大量的材料，同時也縮短了調(diào)試的時間。

　　性能及特點

　　1．由于采用伺服傳動，其高速、高精度、高響應的特性使生產(chǎn)速度極大提高，傳統(tǒng)設(shè)備通常最高生產(chǎn)速度為80張/分，本系統(tǒng)可將設(shè)備生產(chǎn)速度提高一倍，達到160張/分。

　　2．系統(tǒng)的閉環(huán)設(shè)計和快速響應能力使設(shè)備在高速生產(chǎn)下仍能保持極高的控制精度，套印偏差≤±0.25-0.4mm（視機械狀況而定）。

　　3．電子凸輪真空吸附送紙機構(gòu)改變傳統(tǒng)后推式進紙方式，不會造成紙板彎曲甚至無法進紙，還可避免紙板定位不準，從而保證套印精度，在此基礎(chǔ)上還極大提高了送紙速度。另外，電子凸輪的應用使轉(zhuǎn)型生產(chǎn)非常簡便，無需調(diào)整任何設(shè)備機構(gòu)。

　　4．系統(tǒng)自適應同步控制，只需改變送紙輥或任一印刷版輥的速度，其余輥筒自動跟進，始終保持線速度和相位同步，送紙頻率和送/停紙時機也隨之改變，保證套印精度和位置。

　　5．電子凸輪和配方功能使轉(zhuǎn)型生產(chǎn)變得十分簡單，無需調(diào)整機械機構(gòu)，只要在人機界面上改變生產(chǎn)料號，即可輕松實現(xiàn)。

　　6．設(shè)備每次運行前印刷版輥都要找到其初始相位，傳統(tǒng)設(shè)備通常采用高精度編碼器來定位，本系統(tǒng)可省去這項投入，并通過程序?qū)⑦@項工作簡單化，操作人員只需按照人機界面上的提示進行操作即可。另外，由于掛版或安裝維護等造成的初始相位偏移，也可在人機界面上隨意調(diào)整，無需停機或斷電。

　　7．現(xiàn)場總線系統(tǒng)的應用使設(shè)備省掉了大量繁瑣的安裝配線工作和占用空間，保障了信號傳輸?shù)姆�(wěn)定、快速和準確，增強了系統(tǒng)的可維護性。

　　結(jié)束語

　　由于系統(tǒng)具有上述特點，尤其是其高效、高精度、高靈活性的優(yōu)勢，應用在設(shè)備上后引起眾多包裝、印刷企業(yè)關(guān)注。但此類技術(shù)目前國內(nèi)只有幾家采用，且多為引進或合資合作技術(shù)，尚無自主知識產(chǎn)權(quán)，其高昂的價位也令許多企業(yè)特別是中小企業(yè)望而卻步。因此，我們希望促進此項技術(shù)在國內(nèi)的推廣，為更多企業(yè)創(chuàng)造更好的效益。