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電子凸輪在印刷機(jī)中應(yīng)用

2007/8/10 15:04:24 人評(píng)論

     在2005年5月第六屆北京國(guó)際印刷技術(shù)展覽會(huì)上,國(guó)際眾多知名印機(jī)制造企業(yè)(海德堡、羅蘭、小森等)和國(guó)內(nèi)很多印機(jī)廠都帶來(lái)了其新開發(fā)的技術(shù)產(chǎn)品。綜合當(dāng)前印刷機(jī)的發(fā)展,可以看出,就傳統(tǒng)的膠印機(jī)、凹印機(jī)等來(lái)說(shuō),其機(jī)械部分改進(jìn)不大,大多數(shù)廠家都把重心放在印刷機(jī)的電氣自動(dòng)化上。像海德堡公司在展覽會(huì)上重點(diǎn)宣傳的是其印通CP2000控制中心等先進(jìn)的印機(jī)控制技術(shù)。另外,自從德國(guó)的曼內(nèi)斯曼公司開發(fā)出了用伺服電機(jī)組來(lái)取代機(jī)組式印刷機(jī)的長(zhǎng)軸,也就是通過(guò)電氣控制來(lái)保證各機(jī)組及滾筒之間同步的無(wú)軸技術(shù)后,該技術(shù)迅速在印機(jī)行業(yè)得到了推廣。通過(guò)這次展覽會(huì)我們可以欣喜地看到,很多企業(yè)的印刷機(jī)上都已用到了無(wú)軸技術(shù),像北人股份生產(chǎn)的60A卷筒紙平版中型印報(bào)機(jī)等。而且通過(guò)相關(guān)信息,我們也了解到,繼北人股份、上海高斯等國(guó)內(nèi)大型印機(jī)生產(chǎn)廠家推出了采用無(wú)軸技術(shù)的印刷機(jī)后,陜西北人印刷機(jī)器有限公司、中山松德包裝機(jī)械有限公司推出了無(wú)軸傳動(dòng)卷筒紙凹版印刷機(jī),無(wú)錫寶南印刷機(jī)器制造有限公司也推出了采用無(wú)軸技術(shù)的小滾筒印報(bào)機(jī)。國(guó)外的一些機(jī)型還采用無(wú)軸飛達(dá)以提高生產(chǎn)效率,避免機(jī)器故障,如高寶公司的利必達(dá)185/205等。由此可見,電氣控制水平的提高已是傳統(tǒng)印刷機(jī)發(fā)展以及提高工作性能的一個(gè)主要方向。一、電子凸輪  眾所周知,對(duì)于印刷機(jī)來(lái)說(shuō),凸輪是必不可少的。而凸輪的設(shè)計(jì)以及加工難度確實(shí)很大。國(guó)內(nèi)印刷機(jī)印刷速度總是徘徊在8000張/時(shí)以下,其中有很大一部分原因是由于凸輪機(jī)構(gòu)造成的機(jī)器相關(guān)部件在高速狀態(tài)下動(dòng)態(tài)性能的變壞,所以機(jī)械凸輪一直以來(lái)都是困擾印機(jī)制造業(yè)的一個(gè)難題。而電子凸輪的出現(xiàn)給大家?guī)?lái)了希望的曙光?! ‰娮油馆喪峭ㄟ^(guò)控制器控制伺服電機(jī)來(lái)模擬機(jī)械凸輪的功能?! ‰娮油馆喌慕Y(jié)構(gòu),注定了其具有很多比機(jī)械凸輪優(yōu)越的特點(diǎn)。電子凸輪的使用使機(jī)器的控制精度提高,控制距離加遠(yuǎn),故障率降低,可靠性提高;簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu),使機(jī)構(gòu)更加靈活,使調(diào)試和維修變得簡(jiǎn)便。電子凸輪用軟件來(lái)控制信號(hào),改變程序就能改變控制信號(hào)的輸出規(guī)律,繼而改變工藝過(guò)程。如果對(duì)電子凸輪的控制器進(jìn)行一定的改進(jìn)和采用精度更高的傳感器,能夠增加其開關(guān)數(shù),任意設(shè)置輸出點(diǎn)的接通關(guān)斷時(shí)間,使其變成能夠滿足多種場(chǎng)合通用性很強(qiáng)的電子凸輪。所有的電子凸輪都具有以下共同的特性:  1.緊湊的設(shè)計(jì)和極少的接線。電子凸輪由控制器、位置傳感器( 旋轉(zhuǎn)編碼器)以及連接電纜組成。使用時(shí),將控制器安裝在電器柜里,位置傳感器安裝在旋轉(zhuǎn)軸上。傳感器和控制器用一根電纜線連接,使用方便迅速?! ?.簡(jiǎn)單的角度設(shè)置。ON/OFF位置的設(shè)置值既可以通過(guò)直接輸入角度值來(lái)確定,也可以通過(guò)手動(dòng)功能來(lái)指定;而機(jī)械凸輪中的角度調(diào)整比較困難。  3.持久耐用的傳感器。傳感器能經(jīng)受震動(dòng)、沖擊、惡劣的溫度、油、灰塵等工廠環(huán)境?! ¤b于上述電子凸輪的諸多優(yōu)點(diǎn),很多行業(yè)的機(jī)器設(shè)備已采用了電子凸輪這一先進(jìn)技術(shù)。如紡織行業(yè)中的細(xì)紗機(jī)改進(jìn)就用到了電子凸輪。采用了電子凸輪技術(shù)后,改變了傳統(tǒng)的紡紗成型工藝,可根據(jù)用戶紡紗品種的要求,通過(guò)參數(shù)設(shè)置,任意改變紡紗成型,以滿足新產(chǎn)品發(fā)展的需要。簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu),提高了機(jī)器的生產(chǎn)效率,降低了消耗?! ≡谟∷b行業(yè),電子凸輪也逐漸地得到了應(yīng)用。上海亞華公司的MW1050A高速自動(dòng)模切機(jī),由PLC可編程序控制器和電子凸輪分度器對(duì)整機(jī)運(yùn)行和故障進(jìn)行監(jiān)控、顯示,從而使機(jī)器的控制和故障診斷極為方便。而且由于采用伺服傳動(dòng),其高速、高精度、高響應(yīng)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,而這套系統(tǒng)可將設(shè)備生產(chǎn)速度提高一倍,達(dá)到160張/分。這套系統(tǒng)的閉環(huán)設(shè)計(jì)和快速響應(yīng)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≤±(0.3~0.5)mm(視機(jī)械狀況而定)?! ‖F(xiàn)在很多國(guó)外公司把電子凸輪作為自己的一個(gè)主要控制器產(chǎn)品來(lái)開發(fā),如日本光洋公司生產(chǎn)的用于轉(zhuǎn)角檢測(cè)控制的FC21型可編程電子凸輪開關(guān)等。這就為電子凸輪在印刷行業(yè)機(jī)器設(shè)備中的運(yùn)用提供了技術(shù)支持。對(duì)于機(jī)械凸輪機(jī)構(gòu)占有很大分量的印刷機(jī)來(lái)說(shuō),采用電子凸輪來(lái)對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械凸輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造無(wú)疑對(duì)提高印刷機(jī)的性能帶來(lái)很大的幫助。二、膠印機(jī)恒力機(jī)構(gòu)凸輪改進(jìn)  我們知道,膠印機(jī)遞紙牙機(jī)構(gòu)的大拉簧是用來(lái)克服和平衡遞紙牙擺動(dòng)過(guò)程的慣性的,它使連桿機(jī)構(gòu)的滾子始終緊貼遞紙牙凸輪,以保持力封閉和嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系,防止出現(xiàn)沖擊。由于遞紙牙軸本身繞偏心中心旋轉(zhuǎn),遞紙牙受凸輪、連桿機(jī)構(gòu)控制作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng),固定在遞紙軸兩端的掛簧活動(dòng)銷軸上,其位置在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷變化。由此造成大拉簧在工作過(guò)程中除了原來(lái)的預(yù)拉伸外,拉伸長(zhǎng)度在不斷變化。當(dāng)遞紙牙擺動(dòng)到兩個(gè)極限位置,其最大拉伸變化量達(dá)110 mm,這樣產(chǎn)生不均勻載荷,對(duì)遞紙牙機(jī)構(gòu)動(dòng)力性能不利。同時(shí)由于彈簧頻繁變形,超出疲勞強(qiáng)度而過(guò)早斷裂。已被淘汰的J2101機(jī)在使用的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生大拉簧頻繁失效,給用戶帶來(lái)諸多的不便。因此在以后的改進(jìn)中(如J2108機(jī))專門設(shè)計(jì)了一套跟蹤凸輪和擺桿機(jī)構(gòu),使大拉簧在遞紙牙整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程保持拉伸長(zhǎng)度恒定不變,這就是恒力機(jī)構(gòu)。通過(guò)恒力機(jī)構(gòu)的原理和作用,我們可以了解到,跟蹤凸輪是恒力機(jī)構(gòu)的核心,但是由于其機(jī)械結(jié)構(gòu)的局限,使得存在著很多問(wèn)題。就拿J2203型、J2108型膠印機(jī)恒力機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)吧,其恒力凸輪受力不均衡,滾筒每個(gè)工作循環(huán)中都帶有沖擊,因此恒力凸輪輪轂的鍵槽特別易晃動(dòng)。一般情況下,兩年內(nèi)凸輪輪轂的鍵槽就會(huì)發(fā)生晃動(dòng)。另外,我們知道凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的優(yōu)劣和加工裝配精度都直接關(guān)系到噪音和振動(dòng)的大小等。同時(shí),由于加工能力的限制,也很難得到完美的輪廓曲線,從而大拉簧所受的力很難保證恒定,只能保證變化小而已,很難達(dá)到理想的效果。如果用電子凸輪來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械凸輪,則相應(yīng)地解決了這些問(wèn)題,而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,降低了機(jī)械加工成本?! ∮蓤D2可以清楚地看到,原來(lái)的機(jī)械凸輪以及相關(guān)很多零件不見了,代之出現(xiàn)的是一個(gè)伺服電機(jī)。機(jī)械結(jié)構(gòu)大大地簡(jiǎn)化了,相對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)的可靠性也能夠得到提高。綜上所述,大家可以預(yù)見,電子凸輪在印刷機(jī)中的應(yīng)用將會(huì)是越來(lái)越廣泛。這無(wú)疑將會(huì)對(duì)我國(guó)印機(jī)制造行業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量,趕超國(guó)外同行業(yè)產(chǎn)品水平帶來(lái)契機(jī)。

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