金属板双色胶印机数字化无轴传动技术研究综述
摘要：近年来，数字化无轴传动技术在金属板双色胶印机中的应用得到了长足的发展与进步，有效推动了包装印刷业的发展，并在一定程度上简化了系统操作流程，降低了印刷机械设备的购置成本，实现印刷质量与印刷效率的全面提升。基于数字化无轴传动技术对于金属板双色胶印机发展的重要性，本文对无轴传动技术进行了详细的分析，并对其在金属板双色胶印机中的应用进行了探讨。
关键词：无轴传动技术；金属板双色胶印机；数字化
随着数字化技术与微电子技术的迅猛发展，数字化无轴传动技术在印刷机中的应用越来越广泛，技术也越来越成熟，并逐渐成为现代印刷机械技术的主流趋势。相对于发达国家而言，我国对无轴传动技术研究和应用的时间还较短，因而还具有广阔的发展空间与良好的市场市场前景。发展无轴传动技术并实现印刷机械的智能化能够有效地推动我国印刷业的产业升级，提升我国印刷业的核心竞争力与国际竞争水平。
1、无轴传动技术简介
所谓无轴传动技术，又被称为伺服传动技术，是电子技术与机械类传动应用与结合的结果，具体指的是在机械长轴传动技术上发展起来的相对独立的伺服电机驱动系统[1]。其通过软件程序以及网络在内部形成了虚拟的电子轴，并通过现场总线使得各电子轴能够实现高速的数据交换与传输。通俗点讲，无轴传动技术即是指每个机组或者机械单元都是由独立电机来进行驱动的，再由先进的控制系统来实现各个电机之间的平衡与跟踪，使得各机组或机械单元能够表现出与机械轴传动比较更加具有精确性与灵活性的传动方式。如今无轴传动技术已经广泛的应用于胶印机、柔版印刷机、凹印机等印刷机器中。
应用了无轴传动技术的印刷机，需要在各个印刷机组中各自安装伺服驱动器，并通过中央控制器来计算出虚拟的电子轴位置，再将位置以数据的形式循环的、无干扰地传输给各个印刷机传动电机，使得传动电机能够严格地根据中央控制器得出的位置实施给定值动作，以此保证印刷机的各个色组能够精准地实现同步运行。通过无轴传动技术的应用，印刷机械不再需要应用高精度齿轮箱来进行力矩的传递，也不再需要动力传递的主轴，从而使印刷机减少很多类似齿轮、驱动装置、轴、变速装置之类的机械部件，有效较低印刷机械的设备使用费用。
2、数字化无轴传动技术的优缺点
2.1、数字化无轴传动技术的优点
2.1.1、精确度高
传统的传动技术是通过机械主轴来进行动力的传送，力矩的传递与移动是依靠传动齿轮来实现的，而齿轮间长时间的挤压磨合会导致磨损甚至变形，使得动力传送的精确度受到影响。而无轴传动技术由于不需要机械转轴和齿轮，而是采用交流伺服系统来进行控制，从而实现对速度、定位、比例等精密的控制[2]，使得印刷机能够保持极高的精确度。
2.1.2、自动化程度高
采用无轴传动技术的印刷机，其印刷单元是由独立电机来驱动的，既可以单独运行，又可以联合起来实现印刷套印。在实际的印刷运作过程中，往往可以先让一个印刷机组进行印刷工作，而另一个印刷机组进行印前准备等等，使得每个印刷机组的功用可以灵活调配，从而实现资源配置的最优化。同时，由于印刷机械组合相对传统印刷机更为方便，可以大大缩短调试的时间。此外，无轴传动印刷机由于不受齿轮节距的限制，从而能够实现对印刷品重复长度的任意调节，使得操作更加的灵活便捷。
2.1.3、节省时间
无轴传动印刷机在运作的过程中，相对于传统的印刷机而言，能够大大地节省时间。首先，无轴传动印刷机中的各个印刷机组是相互独立的，因此可以在一个机组运行的同时，对另一个机组进行装版、更换油墨等工作，从而在很大程度上节省了印刷机运作的准备时间。其次，无轴传动印刷机的电机具备数字化调节机构与动态响应系统，在印刷不同的印件时，只需要简单地改变参数就可以了，从而大大节省了非生产性的准备时间。
2.1.4、简化结构
无轴传动印刷机采用的是模块化的驱动单元，不需要齿轮箱来进行力矩的传递，也不需要润滑系统，齿轮、驱动装置、轴、变速装置之类的机械部件这些在传统印刷机中必备的部件在无轴传动印刷机中都可以省略掉[3]，使得印刷机的机械结构和系统结构大大精简，系统结构简单明了。同时，由于机械结构被简化，使得走料的路线也相应缩短了，机组更具独立化，从而也进一步促进了模块化的实现。
2.1.5、灵活性强
无轴传动印刷机中的每个印刷单元都是独立存在和运作的，印刷滚筒的相位由电机进行直接调节，控制信号则直接对交流伺服电机发生作用，套准控制的反应速度也很快，使得印刷机系统能够对指令实现快速的相应。由于各个印刷组都是相互独立的，其运行与操作都可以独立区分开来，也在很大程度上提升了无轴传动印刷机的灵活性。此外，无轴传动印刷机还能够根据厂商的具体需求进行任意的组合对接，从而最大限度地满足生产的需求。
2.1.6、降低成本
由于无轴传动印刷机相对于传统印刷机械而言少了很多零部件，使得购置印刷机械设备的成本大大降低。同时，每个印刷单元的预套准功能也在很大程度上降低了初期套准导致的废品。独立驱动的印刷单元，使得在套准调试上节约了大量的人力和时间，从而大大降低了成本。
2.2、数字化无轴传动技术的缺点
世上并未绝对完美的事物，无轴传动印刷机也是如此，其也存在着一定的缺点，具体如下：（1）无轴传动系统的制造成本远大于有轴传动系统；（2）无轴传动技术在印刷机械中的应用使得控制系统的难度大大增值，其复杂的操作需要制造、操作及维修人员的具备较高的专业技能与丰富的经验；（3）由于无轴传动印刷机采用的是众多独立的模块来进行联合工作，一旦某个模块发生问题，就有可能导致整个系统瘫痪。
3、数字化无轴传动技术在金属板双色胶印机中的应用
金属板双色胶印机是用于包装制作的印刷机械设备，其经历了由单色到双色、再由有轴到无轴的进步与发展。而数字化无轴传动技术在金属板双色胶印机中的应用也只是近几年才得以实现的。
传统的金属板双色胶印机基本均采用的是长轴传动技术，在这种技术基础下，要想实现两个色组的独立运作，必须要将电磁离合器安装在色组的传动轴上，并增加低速电机于第二色组上来进行低速点动的操作，如此才能实现有效的离合。然而这样的使用方式除了导致金属板双色胶印机的控制系统与传动结构变得异常复杂之外，还无法实现良好的运作效果，从而大大降低了印刷的质量和效率。而无轴传动技术在金属板双色胶印机上的应用，使得印刷的控制系统和传动系统大大简化，使得操作简单便捷，并有效地提升了其运作的稳定性，实现了印刷质量与效率的双效提升。
以上海瑞源公司研制并生产的金属板双色无轴胶印机为例[5]，其采用了一套可编程的控制器，与两套独立的伺服控制装置及伺服电机，以及一个触摸屏来实现无轴传动技术在金属板双色胶印机中的运作。其中，可编程控制器作为总站，其在从站与触摸屏间的联系与命令传达是通过总线来实现的，其以串行的数字作为数据传输的主要方式，从而能够在很大程度上实现数据传输的抗干扰性与可靠性。可编程控制器对接收到的数据与信号进行相应的计算与处理来实现对整个系统的控制。两套独立的伺服电机驱动系统能够分别实现对两个色组的传动与跟踪工作，并具有响应速度快、转动惯量低、同步精度高、结构紧凑等优点。总线将触摸屏与主站连接起来，能够使操作人员根据屏幕画面的显示便捷地将画面进行切换，从而进行故障查询、系统操作等，具有很强的直观性且清晰明了。
4、结语
无轴传动系统在金属板双色胶印机中的应用使得其印刷效率与质量比之有轴的金属板双色胶印机有了显著的提升，并大大简化了印刷的操作流程，其优势一经对比高下立现。然而由于技术、成本等原因使得无轴传动技术在金属板双色胶印机中尚未得到广泛的实际应用。因此需要相关企业与研发机构进行相应的研究与实践，并有效地攻克技术与成本难关，如尝试将伺服系统转换成变频控制系统，或者有效提升国产控制系统的精度与质量，从而有效降低成本。同时要进一步地简化系统的操作流程，以便操作人员与维修人员能够尽快地学习并掌握相关的专业技能。从而真正有效地推动无轴传动技术在金属板双色胶印机中的广泛应用，并使其发挥出应有的巨大效用。
参考文献：
[1]黄刚,张昌凡.印刷机数字化无轴传动技术研究综述[J].湖南工业大学学报.2007(06)
[2]谭学伦.“无轴”胜“有轴”——浅谈“无轴传动”技术[J].印刷杂志.2006(03)
[3]郭叔增.现代印刷技术中的无轴传动系统[J].中国科技信息.2014(02)
[4]周永仁.无轴传动在印刷机中的应用[J].包装工程.2006(05)
