东洋电机产品VF64及ED64在无轴传动新闻轮转机上的应用

1. 前言 目前，由于伺服以及变频技术的迅猛发展，以前使用传统传动技术的印刷机逐步改型为无轴传动模式，此文章给大家重点介绍日本东洋（ToyoDenki）公司VF64变频器、同步型电机及驱动器ED64+EDM，在日本国内无轴传动式新闻轮转机最大的生产厂商----东京机械产品上的应用。

公司简介：东洋电机制造株式会 （TOYO DENKI SEIZO K.K）成立于1918年，当时肩负着日本铁路车辆用电气机器的国产化的使命。从那时起，就以新颖技术为核心，公司一直是独特的专业厂家，不断向前迈进。此外，在一般工业生产设备、环保改良和信息处理的领域中，作为电机厂家，不断作出不懈的努力，在广泛的领域上提供高质量的产品和优质的服务，以便产业和社会能得到进一步的发展。

2. 无轴传动新闻轮转机特点

(1)4 色彩色印刷機的各彩色印刷装置的左印刷辊和右印刷辊由高精度同步定位控制器来驱动，实现纸张传送机构的满负荷无轴化。
(2) 在彩色印刷部上实现了在印刷过程中不用停机就可以离脱印刷装备，参入装置，进行印版替换等功能。
(3) 采用了不用停机即可在运行过程中自动地调节各印刷装置的位相和原点位置的方式。
(4) 装备了在印刷过程中可以微调整印刷辊的同步位置，补正印刷版的安装误差以及由紙张的伸缩引起的印刷偏差的register控制功能。
(5) 由于使用了永磁同步型步电机「ED 马达」，使电机的体积减小，重量减轻，中心高降低,驱动轴􀉾联轴器􀉾減速機等传动设备的大幅削減使机械结构简单化。
(6) 运行状态的监控，运行参数的设定，原点位置的变更等由人机交互界面（HMI）进行显示控制。

图1 无轴新闻轮转机外观图

3．概要
3.1 机械结构
图2表示无轴传动轮转机的机械结构
(1) 塔型4 色彩色印刷装置 1 套
(2) 纸张折叠装置 1 套
(3) 给纸装置 1 套
(4) 送纸装置 1 套
(5) 收纸装置 1 套
(6) 张力控制装置 1 套
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图2 无轴传动轮转机机械结构图


3.2 控制盘及主要控制产品
本电器产品的控制装置的组成如下：
(1) 主控制装置 1 套 FA 控制器「μ-GPCH」（主） Omron PLC「CV1000」
(2) 主控制辅助装置 1 套 FA 控制器「μ-GPCH」(副） Master脉冲分配装置「MPDU6S」
(3) 变换器控制装置 1 套 正弦波变换器「VF61R-31544」
(4) 印刷部电动机装置 4 套 变频器「ED64-2244SDS」
(5) 印刷部电抗器 4 套
(6) 纸张折叠控制装置 1 套 变频器「ED64-4544SDS」
(7) 送纸控制装置 1 套 变频器「VF64-1144」
(8) 收纸控制装置 1 套 变频器「VF64-5R544」
(9) 张力控制装置 1 套 变频器「VF64-2244」

3.3 电动机 本系统采用的电机如下：
(1) 印刷部 EDM 6P 22kW 1420rpm 8 台
(2) 纸张折叠部 EDM 6P 45kW 1420rpm 1 台
(3) 送纸罗拉 IM 4P 11kW 2000rpm 1 台
(4) 收纸罗拉 IM 4P 5.5kW 2000rpm 1 台
(5) 张力控制部 IM 4P 22kW 2000rpm 1 台

3.4 系统结构


在主回路上，由 315kW 正弦波变换器「VF61R-31544」把稳定的直流電源供给各变频器「ED64SDS」以及「VF64」上。「VF61R」正弦波变换器拥有电力回生，抑制高频出现等特点。

使用同步定位功能的印刷部及纸张折叠部，使用的是「ED 马达」和「ED64SDS」驱动器，使用速度控制功能的送纸部􀉾收纸部􀉾张力控制部，使用的是「VF64」矢量控制变频器。主控制盘的FA 控制器「μ-GPCH」，以及主控制辅助盘上的「μ-GPCH」是由通信网络「D-RING」连接在一起，控制着整个系统。「μ-GPCH」和「ED64SDS」以及「VF64」变频器使用JEMA 标准网络「JPCN-1」来互相通信、传送讯息。

关于对起定位控制的部分是由「μ-GPCH」进行速度􀉾位置指令的PG主信号的输出，把这些由主脉冲分配装备「MPDU6S」来分配脉冲信号，经由光纤分配到各变频器和驱动器。脉冲信号将作为速度和位置的基准信号，「ED马达」上安装的高分辨率的旋转编码器输出的信号作为反馈信号，由「ED64SDS」驱动器中内蔵的「VFC64SDS」控制器来实行同步定位控制。



图3 主回路构成图




图4 控制系统回路图

3.5 running􀉾plate􀉾change
「running􀉾plate􀉾change」是无轴传动机所拥有的功能中最有特点的功能，这也是许多厂商把传统的机构改进成无轴传动的原因所在。running􀉾plate􀉾change以及flying􀉾press􀉾change等功能是指在印刷过程中不停止机械，把目前参与印刷的装置脱离传动结构并且停止转动，在完成安装新印刷刻板后，进行单独启动􀉾加速，加入参与印刷的版面替换功能。

为了实现边印刷边变更纸张印刷内容，此功能对于版面交换次数繁多的新聞报纸印刷厂商来说，是非常方便、实用的功能。

(1) 参入装置 安装新印刷板面的印刷装置的启动􀉾増速，与印刷中的装置同速度的情况之下实行位相匹配（原点匹配）。位相大体相同时开始进行同步定位控制，并且在允许误差范围内在紙上加印圧后开始印刷。

(2) 脱离装置 脱离装置把印圧关闭，把同步定位控制解除后，単独实行減速停止，完成running􀉾plate􀉾change。

3.6 register control 即使是同步定位控制实现了更高精度，全彩色印刷中的印刷精度是也依赖于4 色彩色印刷部的各印刷刻板的安装精度。通常的做法是把印刷出来的紙张进行实时监控来检出印刷刻板的位置偏差，把印刷刻板上下方向调整，左右方向调整来设定的伺服电机的启动，进行上下左右微调色。

同步定位控制是在印刷过程中把各印刷装置的主信号对应的相対位置（位相）以0.01mm 为単位微調整的功能。

3.7 ＥＤ马达（永磁式同步电动机） 为了实现的无轴传动机的最大特点「running􀉾plate􀉾change」的功能，有必要把印刷装置的左印刷辊和右印刷辊分别驱动，但以前使用的感应马达的外形尺寸大而且在机械上安装是有难度的。为此这次采用了新的小形􀉾轻量􀉾高效率的「ED 马达」与「ED64SDS 驱动器」，解决了安装空间尺寸的问题。 图5 表示45kW ED 马达。




图 5 45KW ED 马达


4. 结束语 此产品是在德国举办的drupa2000 展会上展出的最新式无轴传动化驱动产品。 本电器品是采用新开发的「ED 马达」，把马达小形化，可以实现running􀉾plate􀉾change先进的功能。今后，进行无轴系统的标准化的过程中，有很深远的意义。