附录：电子轴技术在胶印机上的应用

1、附录：电子轴技术在胶印机上的应用附录：电子轴技术在胶印机上的应用 第四单元：十二、电子轴技术在胶印机的应用第四单元：十二、电子轴技术在胶印机的应用 【本章要点】 胶印机主控电机是印刷机拖动部件，是胶印机主体机构，也是胶印机设计改造的重点和难点。本单元系统的从变频器的结构、操作、安装及接线的基本知识的学习，进而学会变频器的简易编程，学会胶印机主控电动机的选择、功能参数设定和操作方法等，以实现用新型变频调速技术对旧印机改造与换新的维护。 【知识目标知识目标】变频调速与第三单元讲述的直流电动机相比，交流电动机则具有以下优点： 1、不存在直流电机换向时电刷火花与磨损转子弊病，交流电机定子与转子旋转是感

2、应式免维护型；2、直流电机需定期换电刷和换向器，维护保养困难，寿命较短，交流电机则保养易寿命长；3、直流电机结构复杂，难以制造大容量、高转速和高电压电机，交流电机则容量大易调速成本低。 1、什么叫电子轴？、什么叫电子轴？ 2、什么叫、什么叫“轴轴” 3、“电子轴电子轴”机构运行控制体机构运行控制体 4、电子轴控制的印版滚筒轴机构、电子轴控制的印版滚筒轴机构 5、电子轴三大器件组成与工作原理、电子轴三大器件组成与工作原理 6、电子轴的第一大件：控制器（交流和直流）、电子轴的第一大件：控制器（交流和直流） 7、电子轴的第二大件：驱动装置（交流和直流）、电子轴的第二大件：驱动装置（交流和直流） 8、

3、电子轴的第三大件：位置检测器、电子轴的第三大件：位置检测器 9、关于圆光电编码器的工作原理、关于圆光电编码器的工作原理 10、电子轴技术的汇集器件、电子轴技术的汇集器件1、什么叫电子轴？ 电子轴又称为：无轴、短轴技术。 电子轴技术：是指用伺服电机（或交流异步电机）驱动替代机械长轴传动，通过微电子与软件程序形成了内部虚拟电子轴，轴间通过电子电路控制进行数据传输，使印刷机座的版辊间随虚拟的电子轴运转；同时，多组版辊间由主控电脑同步协调的精确运转的结构体。所示图4-12. 电子轴的主要构件。因“电子轴”由微电子和软件编程组合，使人们对其有 高深莫测的神秘感。为此，我们特做以下探索性讲解。 2、什么叫

4、“轴” “轴” 是指机械传输全靠轴与轴之间、齿与齿咬合来带动传输对齿运行的机构体。见图4-13.“轴”的构件图示。 3、“电子轴”机构运行控制体 如下图4-14.“电子轴”机构控制体所示，是印刷机的一种多台伺服电机、收、放卷电机等组成的机电控制运行结构，也是典型“电子轴”机构运行控制体。4、电子轴控制的印版滚筒轴机构见图4-15.电子轴控制的印版滚筒轴机构，简明的机构体说明了在印刷机的机械墙板（两侧）之间，悬浮着印版滚筒轴，印版滚筒轴的动力由伺服电机提供，控制位置由随电机旋转的编码器确定反馈伺服控制系统，形成一套完整的电子轴控制的印版滚筒轴系统。5、电子轴三大器件组成与工作原理电子轴由哪些器件

5、组成呢？见图4-16. 电子轴由三大器件组成：第一大件 控 制 器： 1、变频器；2、伺服驱动器； 第二大件 驱动装置： 1、交流异步电机；2、伺服马达 ； 第三大件 位置检测器：1、光电编码器；2、磁感应位置传感器 通过上述三大器件电控件与软件程序组成了内部虚拟的电子轴，6、电子轴的第一大件：控制器（交流和直流）1、变频器（交流） 变频器是交流电气传动系统的一种,是将交流工频电源转换成电压、频率均可变的适合交流电机调速的电力电子变换装置。 PWM脉宽调制调制是：利用半导体开关器件的导通和关断把直流电压调制成电压可变、频率可变的电压脉冲列驱动交流电机。见图4-17.变频器（交流）所示。 2、伺

6、服控制器（直流） 直流伺服系统的性能指标有：调速范围、定位、稳速、动态响应等方面来衡量。见图4-18. 伺服控制器（直流）图。 低档的伺服系统调速范围在1:1000以上，一般的在1:50001:10000，高性能的可以达到1:100000以上；定位精度一般都要达到1个脉冲，尤其是低速下的稳速精度在0.1rpm以内，高性能机的可达到0.01rpm以内；动态响应方面，通常衡量的指标是系统最高响应频率值，进口三菱伺服电机的响应频率高达900Hz，而国内主流产品的频率在200500Hz。7、电子轴的第二大件：驱动装置（交流和直流） 【1】交流异步电动机：（交流）电动机就是通上电就可转动，交流：电压和电

7、流按正弦变化，即在正负之间交替变化。异步：当电动机通上交流电（三相）时会形成旋转的磁场，但是电动机转速总是慢于磁场的转速，所以称为异步，也就是速度不同步，称交流异步电动机。见图4-19. 交流异步电动机所示 位置检测用，光电编码器如左图中带电缆线的圆柱体 图4-19. 交流异步电动机 【2】伺服驱电机：（直流） 一般直流电机中，定子是永磁体。转子上绕组通电。通过换向器和电刷连电压到转子上产生旋转电场，使电机转动。见图4-20. 伺服驱马达所示。 而伺服驱马达与其相反， 转子是永磁体。“内外倒置的直流电机”，要使转子转动，在定子上产生PWM旋转电场。推动电机旋转。位置霍尔传感器，检测转子磁体位置

8、。亦是航天动力件。 8、电子轴的第三大件：位置检测器 位置检测器是确定承载物运动的所处的距离位置状态。有二种：【1】光电编码器光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的玻璃 圆板上等份的开通若干个长方形孔。如右侧图4-21.光电编码器所示 。 【2】磁感应传感器 位置信息通常用霍尔传感器检测转子磁体位置（SN极）获得位移量，也可采用轴角编码器方式获得。见图4-22. 磁感应传感器所示。9、关于圆光电编码器的工作原理【1】编码器的工作原理：假定：有下图的圆周分成36万等份，转一周360折合成直线

9、距离：36mm,每度最小精度是： 0.00001mm（ 0. 01丝米），分成愈细-精度愈高。 图4-23. 圆光电编码器的细分工作原理 有了光电编码器凹印机的系统定位精度从0.1mm再提升到0.001mm早已不是梦想了 。【3】由于光电码盘与电动机同轴位置检测器工作原理，有常见的以下几种机构：图4-26.圆盘式光电编码器；电动机旋转时，光栅盘与驱动电动机同速旋转，经发光二极管发射与光敏管等电子元件组成的检测装置检测输出脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速或位置角度。 【2】光电编码器机理与外形；由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，

10、经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。见图4-24.光电编码器外形和图4-25.光电编码器内部电路。图示中的图4-26. 同转轴位置检测图和图4-27.主刻度盘转轴位置检测与方波其工作机理都一样，经发光二极管发射与光敏管的接收得到如图图4-27.所示的A方波和B方波两者相位相差90度，的连续脉冲方波的计数可得出一周范围内的脉冲数量，再通过一周（360度）只出现一次的Z方波信号（也称基准位）计数，就很容易得出主刻码盘在数周内所运行的距离了。【4】磁感应检测器工作原理 伺服驱电机（直流）的位置检测器通常用磁感应（霍尔

11、）做位置检测器。位置检测器的作用，检测转子磁极的位置，它的输出使定子绕组供电电路通断，又起开关作用，当转子磁极离去时，令上一个霍尔器件停止工作，另一个器件再开始工作，使转子的磁极总是面对推斥磁场，霍尔器件又起定子电流的换向作用。 在霍尔线性电路背面偏置一个永磁体，如图4-29. 霍尔器件位置检测所示。（a）检缺口，表示检测铁磁物体的缺口，（b）检齿，表示检测齿轮的齿。用这种方法可以检测转盘或齿轮的位置与转速。 见图4-30.电动机与磁性传感器，磁性传感器的MR元件就是霍尔位置检测器输出两路A和B信号做计数脉冲。伺服电机的工作原理类似与直流无刷电机的永磁式运行原理，当给定子绕组供电，对应的定子绕

12、组产生旋转磁场，推斥转子转动到下一位置，使这一绕组通电，推斥磁场使转子继续转动，如此循环，维持电机的工作。其位置检测器（霍尔）HALL A；HALL B；HALL C与三相驱动 (红、紫、蓝色) 脉冲Winding的工作原理，见下图的图4-31.直流伺服电机驱动波形与磁感应（霍尔）做位置检测器工作原理解析图，其中图4-31.（a）电机六相位移脉冲形成原理，图4-31.（b）位置检测脉冲与驱动脉冲的关系，在一些专业书籍中都专著论述了它们之间的工作流程和原理，而且该类电动机在人类信息化发展的今天，有着很大的潜力空间和发展前景。10、电子轴技术的汇集器件、电子轴技术的汇集器件我们设计一套电子轴控制系统，首先确定驱