摘 要：本文介紹了垃圾紙(zhǐ)帶成形機(jī)的工(gōng)藝和難點, 并同時給出各個(gè)工(gōng)藝環節的電(diàn)氣解決方案，采用OMRON的運動控制器(qì)MCH71實現，具有重要的使用參考價值。
關鍵詞：運動控制器(qì) 伺服 Mechatrolink-II總線 虛軸 同步
1.引 言
随著(zhe)印刷技(jì)術(shù)的不斷發展的今天，印刷機(jī)的控制技(jì)術(shù)也在不斷的進步，越來越向數字化、智能(néng)化發展，生(shēng)産的高(gāo)效率和産品的高(gāo)質量要求使得一(yī)些高(gāo)精度電(diàn)氣系統和高(gāo)性能(néng)自(zì)動控制系統應運而生(shēng)，而自(zì)動控制系統的使用，使複雜(zá)的印刷工(gōng)藝變得簡單精确，并且越來越多(duō)的機(jī)械部分也由電(diàn)氣系統所取代，下(xià)面将介紹一(yī)下(xià)OMRON運動控制系統在多(duō)軸套色印刷機(jī)上(shàng)的應用。
2. 系統工(gōng)藝要求
這套設備是垃圾紙(zhǐ)帶成形機(jī),成形過程中需要在垃圾紙(zhǐ)帶上(shàng)進行套色、塗膠、打孔、切斷,原有系統是通(tōng)過一(yī)個(gè)主電(diàn)機(jī)帶動其他印刷、塗膠、打孔、切斷等單元進行動作,通(tōng)過一(yī)組主傳動凸輪機(jī)構進行剛性連接,由于機(jī)械凸輪機(jī)構的存在,不僅給設計、開(kāi)發、維護造成困難,而且帶來了諸如體積大,造價高(gāo)等一(yī)些列問題。
現在客戶希望通(tōng)過電(diàn)氣化無軸傳動控制系統取代原有的傳動齒輪、軸傳動，從(cóng)而使機(jī)器(qì)的制造、安裝、保養更簡單，減少了機(jī)械故障。由于使用了無軸傳動技(jì)術(shù)，各個(gè)單元由伺服電(diàn)機(jī)獨立控制驅動，主軸與套色塗膠、打孔、切斷等單元之間的同步由歐姆龍高(gāo)級運動單元CJ1W-MCH71進行控制，操作、開(kāi)發、使用非常簡單，而且暫時不用的單元也可方便地離合。
采用無軸無齒輪傳動技(jì)術(shù)，每個(gè)單元都獨立控制，運用最新的伺服電(diàn)機(jī)和運動控制系統，能(néng)充分保證套色、塗膠、打孔、切斷與主軸同步運轉要求。
整個(gè)系統分印刷前系統和印刷後系統,其中印刷前系統包括2次印刷套色，塗膠;印刷後系統包括打孔，成形、切斷。每個(gè)單元具體工(gōng)藝如附表所示：
附表 單元工(gōng)藝
套色印刷位置精度為(wèi)±0.5mm，速度35m/min，印刷紙(zhǐ)張寬度可以調節。系統工(gōng)藝原理如圖1所示：
圖1 系統工(gōng)藝原理圖
3 系統方案
l 傳送輪：傳送輪是整套設備的主軸[J01]，按照(zhào)一(yī)定的線速度運動，其他軸與主軸同步。
l 第1、2次印刷：兩個(gè)印刷軸[J02],[J03]與主軸[J01]按照(zhào)一(yī)定轉動角度進行同步運動，由于每次套色印刷都要進行色标跟蹤，所以需要通(tōng)過檢測标記來對每一(yī)次凸輪運動進行修正。
l 塗膠： 塗膠軸[J04]完成内側薄模與外層粘合，因此隻要進行簡單的與主軸進行一(yī)定比例的同步控制即可。
l 打孔、切斷：這2軸 [05],[J06]必須與主軸按照(zhào)一(yī)定轉動角度進行同步運動，當進行塗膠、打孔、切斷時，3軸與主軸凸輪同步，當沒有進行這三個(gè)操作時，速度可以調節，這樣的話需要使用電(diàn)子凸輪，并且可以在線改變凸輪角度。
完成一(yī)次印刷的時序圖如圖2所示：
圖2 一(yī)次印刷的時序圖
4 .系統配置
控制方案可以采用基于CJ1系列的CJ1W-MCH71控制器(qì)，通(tōng)過ML2高(gāo)速通(tōng)訊總線來實現多(duō)達30個(gè)實軸的同步控制，驅動器(qì)采用R88D-WN××-ML2系列内置ML2通(tōng)訊口的伺服驅動器(qì)，觸摸屏采用NS-10系列的觸摸屏，通(tōng)過SAP内置控件(jiàn)完成畫(huà)面編輯與控制。系統配置圖如圖3所示：
圖3 系統配置圖
5 部分程序說明
5.1傳送輪（主軸[J01]）
傳送輪以恒定的線速度進行運動，可以通(tōng)過SPEED即速度控制指令來完成，程序如下(xià)：
SPEED[J01]#IW0B01 T2000;
…….
SPEEDR[J01] T2000;
傳送輪以一(yī)定的速度命令運動，加速時間為(wèi)2000ms，其中速度可以通(tōng)過變量IW0B01進行給定;傳動輪在減速時間為(wèi)2000ms停止運動。
5.2第1、2次印刷（從(cóng)軸[J02]、[J03]）
由于需要色标跟蹤，所以需要通(tōng)過色标進行修正，在從(cóng)軸與主軸進行同步運動時，需要疊加修正的偏差量，如果機(jī)械部分調節到(dào)最佳狀态的話，那麽修正值就(jiù)越小(xiǎo)，要完成修正控制，就(jiù)要使用虛軸。虛軸是計算(suàn)機(jī)内部假想軸，運動狀态和實軸一(yī)樣，可以讀(dú)取虛軸當前位移量，由于沒有真實的位置反饋回路(lù)，因此實際反饋與目标位置相(xiàng)同，沒有誤差，将實軸與虛軸進行數學相(xiàng)加後可以得到(dào)合成以後的實軸運動。實軸與虛軸速對軌迹疊加後的合成軌迹如圖4所示：
圖4 實軸與虛軸合成軌迹
伺服驅動器(qì)CN1接口中有三個(gè)可供分配的外圍輸入端子可以作為(wèi)鎖定編碼器(qì)計數值的功能(néng)，延遲時間僅為(wèi)3μs，但是對驅動器(qì)來說，同一(yī)時刻隻有一(yī)個(gè)輸入有效，最大需要在80ms以後，進行下(xià)一(yī)個(gè)鎖定輸入，需要進行時間的調整。另外在每個(gè)周期必須将當前讀(dú)取位置值進行運算(suàn)後清零，才能(néng)保證下(xià)一(yī)次與目标設定值進行正确的比較計算(suàn)，得出偏差值。以第1印刷輪[J02]為(wèi)例，将标記目标設定值存放(fàng)在變量#ML0004中，用ADDAX指令，進行實軸與虛軸[J32]的疊加操作，用LATCH指令鎖定當前位置信息存放(fàng)在變量#ML000中，程序如下(xià)：
ADDAX [J02][J32];
…
CONNECT [J02]1[J01]1;
…
IF #IB0B000==1;
LATCH [J01]#ML0000;
WAIT #SW022A==2;
WAIT #SW022A==4;
#ML0002=#ML0000-#ML0004;
INC MOVE [32]#ML0002;
…
ENDIF;
…
[J02]将虛軸[J32]位置疊加到(dào)[J02]，然後以1:1的比率與主軸同步，當位變量#IB0B000位ON後，将當前位置信息鎖定存放(fàng)在變量#ML0000中，等待[J01]的正在執行的鎖定信号直到(dào)鎖定操作結束，将當前位置信息與目标設定值進行比較，偏差量存放(fàng)到(dào)變量#ML0002中，然後虛軸[J32]執行相(xiàng)對移動，位移量為(wèi)變量#ML0002中偏差值。第1、2印刷輪的運動效果圖如圖5所示：
圖5 第1、2印刷輪的運動效果圖
5.3打孔（從(cóng)軸[J05]）
打孔在進行操作時，始終保持正轉（或反轉），要與主軸保持同步控制，由于在進行打孔和切斷時，電(diàn)機(jī)總是在一(yī)定角度範圍内進行工(gōng)作，所以采用電(diàn)子凸輪方式，預先制作CAM表，如果打孔或者切斷與實際值有偏離的話，可以根據偏離值的正負調用不同的CAM表進行修正，同理，可以用虛軸疊加實軸的方式完成修正，以打孔[J05]為(wèi)例，變量還(hái)是采用2）中的3個(gè)變量，其中#ML0012中的同步鏈接的位移可以根據産品長(cháng)度改變，CAM1,CAM2分别存放(fàng)針對不同位移量而制作的凸輪控制表，程序如下(xià)：
CONNECT [J05]1[J01]1;
ADDAX [J05][J32];
IF #ML0002>0;
CAMBOX [J32]1 [J01]#ML0012 K100. ;
ELSE;
IF #ML0002<0;
CAMBOX [J32]2 [J01]#ML0012 K100. ;
ENDIF;
ENDIF;
6 結束語
采用歐姆龍的運動控制MCH71進行多(duō)軸同步套色印刷的控制，其生(shēng)産能(néng)力和印品加工(gōng)質量腳原有機(jī)械系統相(xiàng)比有較大提高(gāo)，同時系統配置的靈活性增加，便欲擴展，同時可以印刷設備延伸到(dào)包裝生(shēng)産線（MCH最大控制軸數30軸），真正實現包裝印刷一(yī)體化。
文章來源：中國(guó)傳動網
