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变频器在印刷设备调速中的应用

• 引言

  印刷设备家族约有200多个品种，其中大多 数设备在主传动上已采用变频调速，有些老产品 仍在采用直流可控硅调速、电磁调速、整流子调速 和齿轮调速，还有大量的设备采用定速传动。印 刷设备的辅助功能基本上还没有采用变频器控 制，与国外相比有较大的差距。

  2004年，国内市场印刷包装设备总销售额为 240亿元左右。其中主要企业集团——北人集团 公司、上海电气集团印刷包装机械有限公司、联强 集团、冠华集团、新机集团等企业销售额超过40 亿元。这些企业是变频调速器的主要应用市场。 随着印刷包装机械科技的发展，印刷包装设备出 口量将逐年增加，国内市场占有率也将大幅增长， 对变频器的需求将呈增长趋势。

  目前，国内印刷包装设备制造厂家约为450 家左右，按当前销售量统计，全行业年销量达2．5 万台。其中主要的70家企来占有的销售量达 70％。需要应用变频器的设备约为4．5万台／年。 涉及应用变频器的设备主电机功率为0．4—82kw。

  1 印刷设备主运动调速情况

  印刷设备的调速方式主要有：直流可控硅调 速主要用在较大型卷筒纸报刊和书刊印刷设备及 凹印生产线等设备，由于配套和工艺相当成熟，目 前仍是广泛应用的调速方式。采用电磁调速电 机，即俗称滑差电机调速，该调速方式在印刷设备 中应用相当广泛，仍然是主要的调速方式之一。 近年来，新开发的产品，只要设备需要变速或无级 传动，多数采用了变频器调速，甚至包括较大型的 印刷设备。企业普遍已经形成共识，采用变频器 调速是印刷设备提高技术水平的一种象征，当然 也是节约能源的最佳选择。一些高技术水平的产 品开始采用独立驱动技术，即采用伺服电机单独 驱动印刷单元及相关机组，自动化水平大幅度的 提升。

  2 辅助运动采用变频调速概况

  印刷设备在完成印刷、装订、制盒等作业时，还有许多辅助运动与之配合才能完成对承印物加 工的全过程加工。

  在传统的复卷设备上，放卷张力控制系统由 磁粉制动器、传感辊、电位器等组件构成，在给定 张力大小的基础上，在放卷过程张力变化时，由传 感辊中心的变化带动电位器电流的变化，改变磁 粉制动力矩从而达到张力恒定的目的。相反，在 收卷机上同样在保持张力的基础上，由磁粉离合 器完成复卷过程。

  采用变频器控制张力完成印刷和收放卷过 程，使设备的结构大大简化，并可以达到节约大量 资源的目的。

  在卷筒纸印刷机上，同样可以采用变频器控 制的张力系统。

  在卷筒纸印刷机上，如果采用变频器独立驱 动技术，可以实现多色印刷的周向调整。

  切纸机上的推纸运动有多种方式：①采用普 通电机定速运动控制运行速度，点动推纸器刻线 尺定位；②采用步进电机和圆光栅半闭环定位； ③采用伺服电机直接定位。最近一些企业采用 变频器控制定位，同样可以实现纸张在切纸机上 的定位。

  3 进一步扩展应用范围的有利条件

  西方发达国家的印刷包装产业是国家经济的 第三大产业，有广阔的市场空问。传统印刷业的 服务范围已经扩大到纺织品和成衣的印染、墙壁 的装饰纸印刷、家具的装饰纸贴面的印刷、大型瓦 楞纸的彩色预印刷、磁卡的印刷和短版快速印刷等，印刷业的发展将刺激印刷设备制造业的快速 发展。

  当前，扩大变频器的应用领域具有诸多有利 条件。国家已经公布第一批淘汰落后生产能力、 工艺和设备目录，明令淘汰与铅版印刷有关的各 种落后设备；在公布的第二批淘汰落后生产能力、 工艺和没备目录中，提出淘汰落后、污染环境、安 全性能较差胶印机、凹印机和切纸机等设备。这 些设备大都采用直流调速、电磁调速和整流子调 速方式，浪费资源和能源。日前，国产印刷设备的 市场占有率仪为40％上下，在“十一五”期间通过 各界的努力，这预计市场占有率可以达到65％～ 70％以上。这无疑将扩大变频器的应用空问。经 粗略统计，预计应用变频器数量将达到5—6万 台／年左右。

  变频器的应用范嗣将在现有的基础上进一步 扩大，如将替代磁粉制动器、磁粉离合器、无级减 速器等应用领域。在产品，I：将在热转移印刷机、 分切机、输纸机、自动接纸机、烫金机等设备上广 泛应用。

  4 结语

  当前，在应用印刷设备上的变频调速器主要 依赖进口，采用的主要厂家是日本三菱公司、富士 公司、安川公司和德国西门子公司的产品，国产变 频器仅在小型的印刷设备上使用。国产变频器使 用较少的原因，主要是变频器生产厂家不了解印 刷设备的工艺特性，尤其在印刷设备操作过程中， 频繁使用点动上版、擦版，经常在低速运转下进行 设备调整和套准印刷作业。国产变频器在这种使 用条件下，经常出现质量问题。因此，变频器制造 企业欲开发印刷设备市场，就必须深入了解印刷 设备的工艺特点，进行广泛的应用试验，尽早推出 适用印刷设备特点的变频器。

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