浅谈无轴与有轴传动系统的区别

         无轴传动系统是20世纪80年代末90年代初出现的新的传动技术。经过多年多次研发、试制、试用和推广，到了90年代后期才应用到各类卷筒纸和部分其它印刷机上。到目前在张纸胶印机，表格印刷机上都有应用。
        比如卷筒纸胶印机各机组间，印刷机组和折页机组，印刷机组和给纸机组之间都是由一个主电机带动主传动轴和斜齿轮传递到个印刷机组的，各印刷机组的同步运转来完成印刷任务的。即为有轴传动。
        由于科学技术飞速发展，到了20世纪90年代中期推出了印刷机的各印刷机组由独立的电机驱动，机组之间不设有机械轴，各机组不再依靠机械轴同步运行而是由电子轴来完成印刷任务了。即而无轴传动印刷机。无轴传动系统实际上是一种伺服系统，伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控制量能够跟随输入目标值或给定值的任意变化而变化的自动控制系统。它来用众多的伺服电机来分别驱动各机组的伺服运行，这些伺服电机并非各自为政，而是紧密相连相约的，它们的驱动系统是由不同层次的网络传输信号来控制，从而在瞬间实现协作和机组的同步运行，这些驱动设备以及各种网络形成了一条“虚拟轴”从而取代了有轴来带动印刷机组同步运行，因此称这样的一种自动化控制系统为无轴传动技术。如图—所示为此人生产N431小塔的系统配置图。此画面可进行用户誊录，高级用户登录后可打开“创建作业”或“编辑作业”的开关，这样才能在另一个“作业管理”画面上才能进行相应的操作，此画面上的其他功能主要用于系统安装调试阶段，只有经过专门培训且有此人授权的专业人员才能进行操作，其他人员不得操作或修改系统参数，这主要为了确保系统的安全可靠运行。

        此人生产的N431小踏的控制系统组成如图二、三所示。它是由上位机+PLC控制（三菱）+BAUMUELLER驱动控制系统。此系统的核心是MDS（M-Drive驱动器组控制器），它为相关的驱动器组计算给定值，并且控制驱动器的同步循环周期（当PLC供电后，自动重复执行程序扫描和I/O。
        扫描，即输入采样，用户程序执行和输出、刷新三个阶段，完成上述三个阶段是一个扫描周期，在完成一个周期后，在输入所有输入状态和数据，并将其状态和数据存入I/O映象区中相应单元的状态和数据也不会改变。MDS通过SERCOS总线给驱动器分配的给定值，每个电机需要一个M-Drive作为驱动器的控制器。如图二。

（1） 上位机：为工业PC用以太网TCP与PLC控制系统和BAUMUELLER驱动系统通讯。
（2） PLC控制系统选用的三菱Q系列PLC，PLC之间采用CCLinK现场总线通讯，主PLC采用的高性能的Q06HCPU，可以实现远程读写和监控程序，PLC与BAUMUELLER驱动系统之间通过以太网UDP协议（可收集或更改PLC数据，监视CPU模块运作，控制状态及传递任意数据），以太网是连接信息处理器的（诸如个人计算机和工作站）最广泛的网路。如图三
控制系统：

（3） BAUMUELLER驱动系统之间SERCOS光缆进行连接，如图四

光缆电线：

         印刷机无轴驱动管理模式各有不同，有的采用512x32-bit标准板本控制作为MDS，这种MDS管理器通过光纤网络连接后最多可以由MDS-Master管理32个MDS，一个MDS管理器最大可以管理48个变频驱动器MDS同步驱动电机。
如图五 MDS－同步驱动控制的电机驱动控制管理器
　　　　MDC－电机驱动控制器 M－伺服电机

无轴传动系统的优缺点：
优点：
（1）精确度提高：
我们都知道传统的传动是采用一个主轴传送动力，每个部分之间又靠传动齿轮来传动传递移动力矩，虽然在设计都考虑了扭转变形的影响，但是这种变形是不可避免的。而无轴传动方式不存在机械转轴扭曲和齿轮间的齿隙游移。因此也就不会产生所谓的传递误差，而齿轮之间长时间的磨合挤压就会产生变形和磨损，从而会影响到动力的传动精度，就会造成印品的套印误差，而无轴传动系统就不会产生这种缺陷。而套印误差亦可忽略不计。
（2）操作方便灵活：
无轴传动是由多台电机驱动的，控制信号直截作用于伺服电机，各电机都可独立工作，而电机可直截调节印刷滚筒的相位。这就为快速响应提供了可靠保证，而有轴传动是做不到这一点的。另外每个印刷塔甚至每个印刷桥之间都是独立的，在准备印刷阶段每个部分的操作都可以不受其它部分的约束。这就给操作者节省了大量时间，这也就提高了生产效率。另外无轴传动系统的灵活性还体现在它可以和不同的厂商提供不同的外国设备实现理想的对接，任意组合，达到完美的组合。
（3）噪声减小：
因为有轴是屏弃了传统的主轴、齿轮箱等，这就会产生很大的噪音，而无轴传动系统是采用一些控制模块来驱动每个印刷滚筒的驱动电机，这就减少了运动机件，简化了机械结构，也就减少了产生机械振动的部件，因此在运转过程中也就大大降低了噪声。
（4）便于功能扩展：
因为是无轴传动，所以组合配置方便灵活，便于功能扩展，如果遇到报纸扩版，需要增加机组，无轴控制系统就可以很方便地将新的印刷机组与原来的印刷机组结合，没有机械方面的连接的麻烦，各机组可由伺服驱动电机驱动，可以独立工作，比有轴安装起来方便的多。
（5）可进行远程诊断：
进入网络时代，缩短了企业与企业之间的距离，使印刷机的远程诊断和技术服务成了可能。而无轴传动印刷机的数字化控制系统的应用，又使远程诊断的可能变成了现实。如果设备出现了故障，无论你在哪个省份，机器放在什么地方，只要有一根连接因特网的网络线，只要你告知无轴传动系统印刷机生产厂家，几乎你的机器出现问题时，就可为您进行远程技术服务，解决故障，从而可以大大降低停机时间，确保生产任务的完成。
（6）传动精度提高：
伺服传动和矢量传动可以提供每转400万脉冲甚至更高的编码器。因为它们极其精确，能够对位置、速率、速度进行精密控制，完全可以搞定高精度的套印（能在0.001mm的范围内对印版滚筒进行调整）和提高印刷要求。

无轴传动系统应注意的问题：
（1） 我们很容易的想问一个很简单的道理，就是越是原始的越容易维护，无轴传动系统采用了众多的电机，众多的模块来进行工作，这就很难保证哪个电机哪个模块不会出现问题，就是一根线头没有接好，就不能准确的将信号正确地发送出去，就会使下一级接收不到信号，也就无法构成反馈回路，也就无法开机。因此使用无轴传动系统对电气维修等工作提出了更加严格、技术水平更高的要求，也就是说没有一定技术能力的技术人员是胜任不了此项工作。
（2） 采用无轴传动系统控制印刷机，第一是为了保证无轴传动的伺服电机的功率要比有轴的功率要大，电网的稳定性要高，可靠性好，还要保证使伺服系统有足够的响应力。以免由于起动时的静阻力矩和制动时的惯性力矩而影响机器运转的同步精度，尤其是起动力矩更为重要。我认为一般同等功率的无轴伺服电机传动功率和有轴的传动功率一般在1.3～1.5倍左右。
（3） 无轴传动技术的应用，虽然机械部件减少许多，但是它对机械结构的刚性，零部件的制造精度和安装精度更高了。 

 无轴传动印刷机的展望
         从目前来看印报机的发展，无轴传动系统已成为大中型企业印报机的主流设备，今后将随着无轴传动方式，且朝着高速、高精度、高自动化方向发展，同时加上卷筒纸自动接纸，自动套印，自动检测，自动黑色预制，远程诊断等高新技术的应用的成熟，将是印报机业内追求的主流，但是无轴传动系统印报机的造价仍然是比较高，对维修人员的技术水平也是比较高的。因此有轴卷筒纸印报机仍是中小企业印报机主要设备。但从目前印报机的发展状况来看，无轴传动系统已经成为印报机的主流传动形式，今后将以无轴传动系统方式而主，且向着高速度、高可靠性、高自动化、无缝、无水、无版的方向发展。但今后无轴传动系统将取代有轴传动。