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基于多轴运动控制器的间歇轮转印刷机控制系统

介绍

   随着人们对不干胶标签印刷效率和精度要求的提高,间歇旋转机械已经成为不干胶标签印刷机的发展趋势。。 与卫星印刷机和层压印刷机相比,它具有印刷速度快、印刷材料少的特点。。 目前,各大企业印刷不干胶标签的间歇旋转机械主要依靠进口,价格昂贵,操作维护不便。。国内一些公司也致力于自主开发,但就目前情况而言,仍不能完全满足带有粘性标签的间歇轮转印刷机的控制要求,表现在加减速时套准精度和位移不足。这主要是由于印刷过程中印刷轴之间的不精确同步以及随着印刷速度和卷筒纸尺寸的变化而改变的打印纸的张力。为了解决这个问题,我们开发了一个基于 多轴运动 控制器 基于数字信号处理器的间歇轮转印刷机控制系统。

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间歇旋转机械的工作原理和工艺

  2。1间歇旋转机械的工作原理

   高性能不干胶标签间歇旋转机一般采用无轴结构,即。e。没有传动轴,打印轴和拖动轴有自己的传动轴 电动机。它主要由送纸器、拉料轴(包括拉纸轴和送纸轴)、印刷轴和收纸机组成,其结构示意图如图。1。

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无花果。1间歇旋转机械结构示意图

  2。2不干胶商标间歇旋转机工作过程

   间歇旋转机械的主要运动形式是间歇运动。在打印周期中,其操作过程如图1所示。2。打印轴在同一方向以恒定速度旋转。当印版接触印刷材料时,拉纸轴、送纸轴和印刷轴保持同步(瞬时相位线速度为零),印刷开始。在打印过程中,这三个轴始终保持同步。当印刷板与印刷材料分离时,印刷完成。此时,拉纸轴和送纸轴减速至零,停止移动一段时间,然后反向旋转。当印刷轴旋转直到印刷板再次接触印刷材料时,它进入第二印刷周期。

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无花果。2旋转机械各轴的动作关系

3控制系统设计

  3。1系统 硬件设计

  3.1。1个运动控制器

   操纵系统 英国特里欧公司的Eur0209被选为。这是一款欧式数字运动控制器,用于高性能的实时数据处理。数字信号处理器 对于内核,产生一个16位分辨率的IOV速度给定信号,并集成一个容量为1M字节的存储器 以太网 连接栅极,一个RS232至Ll,16个24V输入,8个24V输出,2个12位分辨率( 0.10) V模拟输入和24V/lOOmA看门狗继电器输出。控制器可以控制1到8个轴的伺服或步进。可以离线独立运行,支持多任务程序(根据优先级,最多允许7个程序同时运行)。

  3.1。2 触摸屏

   使用触摸屏可以建立友好的人机界面,可以实现产品计数,可以设置阴丹士林类型(手动或自动),可以设置湿印版长度和印刷速度,可以在线调节张力,可以设置异常报警等功能。考虑到性能和价格,我们选择了维尼纶MT506触摸屏。内置的EasyBuilder500组态软件简单易用,功能强大。

  3.1。3伺服电机

   根据功率和转速的要求,选择日本安川西格玛。 -ⅱ系列SGMGH伺服电机。-总共8台硼箱电机,其中6台连接到印刷轴,2台连接到牵引轴。

  3。2系统软件设计

  3.2。1多轴同步控制

   多色轮转印刷机要求不同颜色的印刷轴之间同步操作。传统的轮转印刷机通过机械长轴向每个印刷轴传递运动来保持同步,其精度和效率都受到机械传动装置的限制。使用电子虚拟轴功能。可以克服上述缺点,实现无轴同步运行,无需机械传动轴。Eur0209运动控制器支持两个电子虚拟轴以及最多八个可控制的物理轴。电子虚拟轴的运动通过ADDAX命令叠加在每个打印轴上,然后进行位置补偿,从而实现各种颜色的打印轴之间的同步操作。

  3.2。2亨 张力控制

   在印刷过程中,纸张必须有一定的张力。然而,不稳定的张力会导致套准错误、双重图像甚至纵向皱纹。恒张力控制也通过Eur0209的另一个电子虚拟轴和ADDAX命令来实现。其主要原理足以控制拉纸轴和送纸轴 阶段 差异,即,基于拉纸轴和送纸轴的同步,执行位置补偿。在线调整此位置补偿量,直到套印误差在允许范围内。最后,用变量保存补偿金额。恒定张力控制的目的是通过在打印期间及时调用这个位置补偿量来实现的。

  3.2。3协调每个轴的动作

   间歇旋转印刷机要求拉纸轴和送纸轴在每个印刷周期(印刷轴旋转一次的时间)中完成正向和反向旋转周期,并在与主轴正向旋转和同步的情况下完成印刷操作。在Eur0209运动控制器中,整个过程可以通过MOVELINK指令来实现。

  3.2。4带前馈的PID控制

   该控制系统采用带前馈的PID控制策略,前馈控制与反馈控制相结合。该控制策略不仅具有实时前馈控制的特点,而且可以补偿多种扰动引起的偏差。该结构如图1所示。3。

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无花果。3带前馈的PID控制结构

   在多轴运动控制器Eur0209中,前馈控制是通过轴参数P_GAIN、I_GAIN、D_GAIN和VFF_GAIN来实现的。

4实验结果与分析

   系统中的Eum209运动控制器通过以太网接口连接到Pc后,可以在现场进行系统的在线调试。使用运动完美2附带的软件。 示波器 要跟踪轴和运动参数。轴参数窗口用于监控和更改控制器上轴的运动参数。。轴参数P_GAIN、I_GAIN、D_GAIN和VFF_GAIN影响控制系统的性能,这四个参数也相互影响。稳定定位是不干胶标签印刷机最基本的要求,轴向参数P_GAIN和VFF—cAIN对其影响最大。为了简化实验步骤,在轴向参数I_GAIN和d _ GAIN为固定值的情况下,通过调整参数P_GAIN和VFF_GAIN进行了研究。

   控制系统的精度通过跟踪偏差有限元来评估。当打印轴的转速为33时。6r/rain,软件示波器采样周期为500res,轴参数I_GAIN=0。当01时,d增益= 0。研究了轴参数P_GAIN和VFF_GAIN对随动偏差有限元的影响。实验数据如表1所示。。

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   显然,随着轴参数P_GAIN和VFF_GAIN值的减小,跟踪误差FE逐渐增大。如果铁大于铁极限设定值,轴状态参数显示错误,控制卡同时发出警报。在表1中,P_GAIN=0。03,VFF _ GAIN : = 0。3、后续偏差FE=。0036,不超过不干胶印刷的允许误差范围。系统的稳定性直接影响印刷套筒的稳定性,可通过示波器输出波形的平滑度和重合度(印刷主轴和拖动轴输出波形的重合度)来测量。在相同的实验条件下,轴参数P_GAIN和VFF的影响。示波器波形增益(草图)。当P _ GAIN = 0时。03,VFF _ GAIN = 0。3点钟时,打印轴和绘图轴电机输出波形的重叠部分最平滑,此时波形最好。印刷实验证明,印刷机工作最稳定,不易跑偏。

结论

   提出了一种基于Eur0209运动控制器的间歇轮转印刷机控制系统。利用Eum209运动控制器的强大功能,实现打印轴之间的独立控制操作。与传统的不干胶轴印刷机相比,简化了机械部件,提高了印刷精度。实现了集成智能控制。该系统的打印速度可达每小时12000次,最多可打印八种颜色的商标,套印误差为0。03毫米以内,加减速不动,已达到不干胶印刷 工业控制 要求。

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