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    在包裝印刷機中微電機的應用

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    在包裝印刷機中微電機的應用

    發布日期:2018-02-06 作者: 點擊:

    随着自動控制技術、計算機技術、微電子技術和電力電子技術的不斷發展,現代包裝印刷機正朝着高質量、高精度、高速度和高自動化方向發展。包裝印刷機中的自動化水平越來越高,控制系統可以實現從紙張(闆)搬運到印刷結束整個印刷機運行及操作過程的全自動化。如新型的印刷開槽模切機采用微電腦控制技術,所有印刷操作都由中央控制器進行同步控制。可以說微電機是當今高性能包裝印刷機中不可缺少的執行元件和驅動元件,從一台包裝印刷機上使用電機數量的多少,就可以衡量出該設備的技術含量有多高。


    包裝印刷機中的電機分類


      包裝印刷機中常用的電機通常分為兩類,一類主要用于拖動生産機械完成各種生産任務,稱為動力電機。動力電機一般功率較大,在數十kw以上;另一類是在自動控制系統中或計算裝置中作為執行元件、檢測元件用的電動機,稱為控制電機。控制電機一般來講功率比較小,通常在數十千瓦以下,如直流伺服電機、交流伺服電機等。還有一些是作為驅動元件用的微電機,如單相交流異步電動機、永磁直流減速電動機等,習慣上我們統稱為微電機。


    伺服電機


      伺服電機又稱為執行電機,它根據輸入到電機中的電壓大小和方向就可以改變伺服電機的轉速和轉向。它嚴格執行控制信号的命令,具有“伺服”性質。當無信号輸入時,轉子不動;施加控制信号以後,轉子立即動作;信号消失時,轉子立即停止運轉。伺服電機分為交流伺服電機和直流伺服電機。直流伺服電機通常用在功率稍大的系統中,其輸出功率約為1~600W,但也有的可達數kw;交流伺服電機輸出功率約為0.1~100W,其中最常用的是30W以下。直流伺服電機具有良好的特性,在自動控制系統中得到了廣泛的應用。


      有些包裝印刷機中的出墨輥和出水輥采用伺服電機單獨驅動而不用主電機進行拖動,例如JJ201型對開雙面雙色膠印輪轉印刷機四個出水輥和四個出墨輥全部使用直流伺服電機驅動,通過控制系統的控制實現伺服電機的無級變速控制。印刷狀态不同需要的水墨量不同時,可以分别調節水墨輥電機的轉速達到調節水量墨量大小的目的。同時水墨輥電機可以跟蹤主機的速度進行變化,保證水墨量與印刷速度對應。


      近年來,随着伺服驅動與控制技術快速發展,高性能的印刷機械電伺服系統大多數采用交流傳動伺服技術(也稱無軸傳動和電子軸傳動技術)。所謂無軸傳動技術就是用交流伺服電動驅動的(虛拟的)電子軸線取代傳統複雜的機械傳動軸。這種系統的驅動和控制,使用電子同步數字化交流伺服電機,依賴精确同步控制的交流伺服電機的驅動,代替迄今為止使用普遍但價格昂貴的機械齒輪箱、縱軸、萬向軸以及凸輪。這樣就不再需要額外附加的動力了,比如專門的齒輪箱或是設定機器的每個驅動單元具有獨立的套準系統,套準控制反應快,控制信号直接作用于交流伺服電機,而電機直接作用于調節印版滾筒的相位,這就為快速反應提供了可靠保證。如在2005年中國國際瓦楞展上,北京萬源多貝克(TOPACK)包裝印刷機械有限公司展出的多貝克TP系列柔版紙箱直接印刷機,其單機采用交流伺服電機直接驅動,各單機之間無主軸及差動齒輪系統聯接,從而減少了機械傳動誤差,且采用美國産微處理器多軸控制卡,每個控制卡可以控制8個軸,也就是說可以控制一台七色印刷機,經擴展後可以最多控制到15個機組。2005年,甯波欣達集團印刷機器有限公司推出了YA901050FWZ無軸傳動印刷機,該機采用交流伺服傳動及控制系統,由15台伺服電機進行15軸聯動,實現了從放料——印刷——收料全過程的電子軸(無軸)傳動。


    步進電機


      步進電機的機理是基于最基本的電磁鐵作用,根據輸入的脈沖信号,每改變一次勵磁狀态就前進一定的角度(或長度),若不改變勵磁狀态則保持在一定的靜止位置,從而實現印刷包裝設備一定的準确位移。步進電機具有易于控制、響應性好、精度高以及停止時具有自鎖功能等特點,因而在包裝印刷機械中得到廣泛應用。

      步進電機不能直接接到交直流電源上工作,而必須使用一個專門的電源——步進電機驅動電源進行供電,提供步進電機需要的脈沖信号。步進電機驅動系統的性能,除與電機自身的性能以外,也在很大程度上取決于驅動器的優劣。因此,對步進電機驅動器的研究幾乎是與對步進電機的研究同步進行的。


      步進電機驅動器的主要構成如圖1所示,一般由環形分配器、信号處理器、推動級、驅動級等部分組成,用大功率的步進電機的驅動器還要有多種保護線路。


    微電機


      環型分配器用來接收來自控制器的CP脈沖,并按步進電機狀态轉換表要求的狀态産生各相導通或截止的信号。每來一個脈沖,環型分配器的輸出轉換一次。因此,步進電機轉速的高低、升速或降速起動或停止都完全取決于CP脈沖的有無頻率。同時,環型分配器還必須接受控制器的方向信号,從而決定其輸出的狀态是按正序或按反序轉換,于是就決定了步進電機的轉向。接受CP脈沖和方向電平是環型分配器的最基本功能。


      從環型分配器輸出的各相導通或截止的信号送入信号放大處理級。信号放大的作用是将環型分配器輸出信号加以放大,變成足夠大的信号送入推動級,這中間一般既需電壓放大,也需電流放大。信号處理是實現信号的某些交換、合成功能,産生斬波、抑制等特殊信号,從而産生特殊功能的驅動。本級還經常與各種保護電路、各種控制電路組合在一起,形成較高性能的驅動輸出。


      推動級的作用是将較小的信号加以放大,變成足以推動級輸入的較大信号。有時,推動級還承擔電平轉換的作用。保護級的作用保護是驅動級的安全。一般可根據需要設置過電保護、過熱保護、過壓保護、欠壓保護。有時還需要對輸入信号進行監護,發現異常也提供保護作用。


      海德堡四色膠印機配有步進電機完成分區墨量控制代替手動墨量調節。


    力矩電機


      力矩電機是一種由伺服電動機和驅動電動機結合起來發展而成的特殊電機。它不經過齒輪等特殊結構而直接驅動負載,并由輸入的控制電壓信号直接調節負載的轉速。在位置控制方式的伺服系統中,它可以工作在堵轉狀态;而在速度控制方式的伺服系統中,又可以工作在低轉速狀态,且輸出較大的轉矩。所以力矩電動機是一種直接驅動負載的執行元件。


      力矩電機與其它執行元件相比,具有快速響應、速度和位置精度高、特性的線性度好以及運行可靠、維護簡便、振動小、機械噪聲小和結構緊湊等特點,因此能獲得很好的靜态和動态性能,在無爬行的平穩低速運行方面尤為顯著,這是齒輪傳動或液壓傳動系統無法比拟的。采用力矩電機與高精度的檢測元件、放大部件及其他校正環節等所組成的閉環伺服系統,平穩運行的速度可達到15°/h,甚至更低。調速範圍可達幾萬甚至數十萬,位置精度可為角秒級。


      例如,GOSS UNIVERSAL45卷簡紙印刷機中采用力矩電機作為拉版電機。通常在印刷過程中經常要調節印版的位置,調節主要包括橫向、縱向。通過力矩電機和機械機構使印版滾簡移動、轉動一定的位置或角度。此外,PZ4880對開四色膠印機中每色組中采用兩個直流力矩電機分别用于橫向、縱向的調版。


    測速發電機


      測速發電機主要用于對轉速進行測量,它将機械轉速變為電壓信号,輸出的電壓與轉速成正比關系。


      通過測量測速發電機輸出的電壓而得到電動機轉速。印刷機中電動機速度的測量,以及某些轉軸轉速的測量經常采用測速發電機。測速發電機分直流測速發電機和交流測速發電機。


      直流測速發電機按其激磁方式可分為電磁(他激)式和永磁式。永磁式受溫度變化的影響較小,結構簡單。電磁式的激磁磁通受電源環境、電源等影響因素較大,輸出電壓随之而變。交流測速發電機有同步測速發電機、鼠籠轉子異步測速發電機和空心杯轉子異步測速發電機等幾類。同步測速發電機因其輸出電壓頻率随轉速而變,一般不宜用于自動控制系統中,多半作為轉速的直接測量用。鼠籠轉子異步測速發電機因其輸出特性的線性度差,僅用于要求不高的場合作反饋阻尼。空心杯轉子測速發電機,由于其噪音低、無幹擾、結構簡單、體積小,且技術指标較前者為佳等優點,而得到廣泛應用。


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    關鍵詞:微電機,微電機廠家,小型電機

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