東洋電機產品VF64及ED64在無軸傳動新聞輪轉機上的應用

　　1. 前言 目前，由于伺服以及變頻技術的迅猛發展，以前使用傳統傳動技術的印刷機逐步改型為無軸傳動模式，此文章給大家重點介紹日本東洋（ToyoDenki）公司VF64變頻器、同步型電機及驅動器ED64+EDM，在日本國內無軸傳動式新聞輪轉機最大的生產廠商----東京機械產品上的應用。　　
　　 公司簡介：東洋電機制造株式會 （TOYO DENKI SEIZO K.K）成立于1918年，當時肩負著日本鐵路車輛用電氣機器的國產化的使命。從那時起，就以新穎技術為核心，公司一直是獨特的專業廠家，不斷向前邁進。此外，在一般工業生產設備、環保改良和信息處理的領域中，作為電機廠家，不斷作出不懈的努力，在廣泛的領域上提供高質量的產品和優質的服務，以便產業和社會能得到進一步的發展。 　
　　 2. 無軸傳動新聞輪轉機特點 　
　　(1)4 色彩色印刷機的各彩色印刷裝置的左印刷輥和右印刷輥由高精度同步定位控制器來驅動，實現紙張傳送機構的滿負荷無軸化。
　　(2) 在彩色印刷部上實現了在印刷過程中不用停機就可以離脫印刷裝備，參入裝置，進行印版替換等功能。
　　(3) 采用了不用停機即可在運行過程中自動地調節各印刷裝置的位相和原點位置的方式。
　　(4) 裝備了在印刷過程中可以微調整印刷輥的同步位置，補正印刷版的安裝誤差以及由紙張的伸縮引起的印刷偏差的register控制功能。
　　 (5) 由于使用了永磁同步型步電機「ED 馬達」，使電機的體積減小，重量減輕，中心高降低,驅動軸􀉾聯軸器􀉾減速機等傳動設備的大幅削減使機械結構簡單化。
　　(6) 運行狀態的監控，運行參數的設定，原點位置的變更等由人機交互界面（HMI）進行顯示控制。
　　
　　
　　

　　圖1 無軸新聞輪轉機外觀圖
　　
　　 3．概要
　　 3.1 機械結構
　　 圖2表示無軸傳動輪轉機的機械結構
　　(1) 塔型4 色彩色印刷裝置 1 套
　　(2) 紙張折疊裝置 1 套
　　(3) 給紙裝置 1 套
　　(4) 送紙裝置 1 套
　　(5) 收紙裝置 1 套
　　(6) 張力控制裝置 1 套
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　　圖2 無軸傳動輪轉機機械結構圖
　　
　　
　　3.2 控制盤及主要控制產品
　　本電器產品的控制裝置的組成如下：
　　(1) 主控制裝置 1 套 FA 控制器「μ-GPCH」（主） Omron PLC「CV1000」
　　(2) 主控制輔助裝置 1 套 FA 控制器「μ-GPCH」(副） Master脈沖分配裝置「MPDU6S」
　　(3) 變換器控制裝置 1 套 正弦波變換器「VF61R-31544」
　　(4) 印刷部電動機裝置 4 套 變頻器「ED64-2244SDS」
　　(5) 印刷部電抗器 4 套
　　(6) 紙張折疊控制裝置 1 套 變頻器「ED64-4544SDS」
　　(7) 送紙控制裝置 1 套 變頻器「VF64-1144」
　　(8) 收紙控制裝置 1 套 變頻器「VF64-5R544」
　　(9) 張力控制裝置 1 套 變頻器「VF64-2244」
　　3.3 電動機 本系統采用的電機如下：
　　(1) 印刷部 EDM 6P 22kW 1420rpm 8 臺
　　(2) 紙張折疊部 EDM 6P 45kW 1420rpm 1 臺
　　(3) 送紙羅拉 IM 4P 11kW 2000rpm 1 臺
　　(4) 收紙羅拉 IM 4P 5.5kW 2000rpm 1 臺
　　(5) 張力控制部 IM 4P 22kW 2000rpm 1 臺　　
　　3.4 系統結構
　　 在主回路上，由 315kW 正弦波變換器「VF61R-31544」把穩定的直流電源供給各變頻器「ED64SDS」以及「VF64」上。「VF61R」正弦波變換器擁有電力回生，抑制高頻出現等特點。 　
　　 使用同步定位功能的印刷部及紙張折疊部，使用的是「ED 馬達」和「ED64SDS」驅動器，使用速度控制功能的送紙部􀉾收紙部􀉾張力控制部，使用的是「VF64」矢量控制變頻器。主控制盤的FA 控制器「μ-GPCH」，以及主控制輔助盤上的「μ-GPCH」是由通信網絡「D-RING」連接在一起，控制著整個系統。「μ-GPCH」和「ED64SDS」以及「VF64」變頻器使用JEMA 標準網絡「JPCN-1」來互相通信、傳送訊息。 　　
　　 關于對起定位控制的部分是由「μ-GPCH」進行速度􀉾位置指令的PG主信號的輸出，把這些由主脈沖分配裝備「MPDU6S」來分配脈沖信號，經由光纖分配到各變頻器和驅動器。脈沖信號將作為速度和位置的基準信號，「ED馬達」上安裝的高分辨率的旋轉編碼器輸出的信號作為反饋信號，由「ED64SDS」驅動器中內蔵的「VFC64SDS」控制器來實行同步定位控制。
　　

　　
　　圖3 主回路構成圖
　　
　　

　　
　　圖4 控制系統回路圖
　　
　　 3.5 running􀉾plate􀉾change
　　 「running􀉾plate􀉾change」是無軸傳動機所擁有的功能中最有特點的功能，這也是許多廠商把傳統的機構改進成無軸傳動的原因所在。running􀉾plate􀉾change以及flying􀉾press􀉾change等功能是指在印刷過程中不停止機械，把目前參與印刷的裝置脫離傳動結構并且停止轉動，在完成安裝新印刷刻板后，進行單獨啟動􀉾加速，加入參與印刷的版面替換功能。 　　
　　 為了實現邊印刷邊變更紙張印刷內容，此功能對于版面交換次數繁多的新聞報紙印刷廠商來說，是非常方便、實用的功能。　　
　　(1) 參入裝置 安裝新印刷板面的印刷裝置的啟動􀉾増速，與印刷中的裝置同速度的情況之下實行位相匹配（原點匹配）。位相大體相同時開始進行同步定位控制，并且在允許誤差范圍內在紙上加印圧后開始印刷。 　　
　　(2) 脫離裝置 脫離裝置把印圧關閉，把同步定位控制解除后，単獨實行減速停止，完成running􀉾plate􀉾change。 　　
　　 3.6 register control 即使是同步定位控制實現了更高精度，全彩色印刷中的印刷精度是也依賴于4 色彩色印刷部的各印刷刻板的安裝精度。通常的做法是把印刷出來的紙張進行實時監控來檢出印刷刻板的位置偏差，把印刷刻板上下方向調整，左右方向調整來設定的伺服電機的啟動，進行上下左右微調色。 　　
　　 同步定位控制是在印刷過程中把各印刷裝置的主信號對應的相対位置（位相）以0.01mm 為単位微調整的功能。　
　　 3.7 ＥＤ馬達（永磁式同步電動機） 為了實現的無軸傳動機的最大特點「running􀉾plate􀉾change」的功能，有必要把印刷裝置的左印刷輥和右印刷輥分別驅動，但以前使用的感應馬達的外形尺寸大而且在機械上安裝是有難度的。為此這次采用了新的小形􀉾輕量􀉾高效率的「ED 馬達」與「ED64SDS 驅動器」，解決了安裝空間尺寸的問題。 圖5 表示45kW ED 馬達。
　　
　　

　　
　　圖 5 45KW ED 馬達
　　　
　　 4. 結束語 此產品是在德國舉辦的drupa2000 展會上展出的最新式無軸傳動化驅動產品。 本電器品是采用新開發的「ED 馬達」，把馬達小形化，可以實現running􀉾plate􀉾change先進的功能。今后，進行無軸系統的標準化的過程中，有很深遠的意義。