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運動控制系統在表格印制機裁切中的應用

運動控制系統在表格印制機裁切中的應用

2008/11/17 13:18:00

 

 

       1、引言:

      我國是印刷、造紙、火藥和指南針發明的文明古國,特別是印刷技術發明以來經歷了幾千年的發展,印刷技術隨著工業控制技術的不斷發展,印刷機的電氣控制系統也在不斷前進,從簡單的繼電控制到PLC控制,越來越向數字化發展,印刷技術采用自動化控制系統使復雜的印刷工藝得到簡化,并且使得復雜的機械部分由電氣控制系統所代替,而且更加可靠。

        2、 應用:

      下面介紹一下運動控制系統在表格印刷機裁切工序中的應用,表格印刷機是同屬輪轉印刷的一大門類,輪轉印刷機包括輪轉凸版,凹版,柔性版,平版印刷機,絲網印刷機,其印品涉及出版,報刊,包裝,商業彩色廣告等各個領域。其特點為:印刷速度快,效率高,還可以進行各種印后加工作業,如裁切,模切,復合,折頁,復卷,制袋等實現多工序一體化生產,直接出成品,有較高的綜合生產效率。如圖一所示


      表格印刷整機電氣控制系統圖如圖二所示,目前商品化的通用變頻器都是全數字化技術,內部有微處理器進行邏輯運算和數據處理功能。精度高,穩定性和可靠性高,同時具備異步串行通信接口,為交流調速系統在RS-485或現場總線中運用提供了有力條件。在表格機控制系統采用了通訊總線同步控制,同時為了保證膠印機組的水墨平衡,我們通過程序控制在啟動印刷時的0-10秒內,水重要于正常印刷時的水重,10秒后進入正常印刷時的水重自動控制。在每個印刷機組可設有手動增、減水重的微調按鈕。

 

 

     3、  裁切原理:

       原印刷軸和裁切軸同用一個主軸進行印刷和裁切,裁切不同規格幅面尺寸時須更換不同尺寸的裁切滾筒。一臺表格機,如果用戶要帶全全部滾筒,就須要以下規格的裁切滾筒:裁切范圍5.5寸-28寸(0.14-0.71m),主機速度10-250m/min經常裁切的產品為10-12inch產品要在10、10.5、11、11.5、12.、13.、14、15、16、17、18、20、21、22、23、24、26中任選一個。裁切精度精度±0.2mm,裁切刀形式上輥帶刀同步裁切,下輥與紙速同步。為了解決用戶的大量投資和更換裁切滾筒時勞動強度大,調整時間長,北人富士在表格機裁切工序采用了無軸傳動控制系統進行裁切,解決了用戶的大量投資和減少生產裁切滾筒的大量時間,提高裁切技術,達到了共創雙贏。

       但是,面對這么多種裁切輥筒,必須進行優化,怎樣選出一個最能適合裁切各種產品規格的裁切輥筒呢?經過多方面論證得到裁切10-12inh的長度最好。由于切刀在切與其周長相似的產品時,加減速度的幅度較小,效率高,因此選擇10-12inch范圍內的切刀輥 。同時切刀在切小于其長度的產品時,其消耗的功率是最大的。因此選型時盡量靠近小裁切輥的周長,將有利于裁切短長度的產品,而裁切較長的產品達到長度后,消耗的功率將基本不變??梢赃x用10inh即254周長的裁切輥筒。

      4、要想保證裁切達到±0.2mm的精度要求,必須保證送紙張力的穩定性和可靠性:

4-1為了保證得到穩定,可靠的印刷和印后加工的質量必須解決在印刷和加工過程中。由于受到如紙卷的圓度,直徑的不斷變化,水墨使紙張的變化,機械增減速等因素使紙受到變形,因此張力不發生變化和波動的。這種變化和波動將會嚴重影響套印的準確性和裁切的質量。因此張力控制是表格機的關鍵技術。

4-2為了保證印刷和印后加工的質量,我們對表格印刷機設計了張力控制系統,對印刷和印后全過程進行張力跟蹤控制。如圖三所示

 

      圖中黑點為張力控制點,我們在開卷張力設計上采用了日本三菱TC810自動跟蹤磁粉制動器作為開卷的初級張力控制,如圖四

 

     我們充分利用了磁粉制動的“快速性”,可塑性,它可以在千分之四秒內啟制動,也就保證了初級張力動態平衡,同時為了保證紙張進入印刷機組前,我們又設置了紙張速度控制系統,紙張驅動輥,起到了紙張進入印刷機組前的張力控制,即定量送紙,驅動輥的傳動通過差動系統與主驅動系統相連接,如圖五

 

      在工作狀態下,張力檢出器對該區段的張力不斷地進行檢測,由控制器與設定張力進行比較,當張力變化超出允許值時,由控制器進行信號運算,處理后通過差動系統的調整,在主驅動速度的基礎上向驅動輥加一個差動速度(即增速或減速),從而也就改變了該控制區段的張力。因此系統走在印刷過程中連續進行的,也就形成了紙張張力的自動跟蹤控制。圖六為紙張速度控制系統示意圖。

 

 

5、

   首先由于我們采用了無軸裁切傳動控制系統,因此必須保證與主軸之間的高精度的同步運行才能保證裁切的高質量,高精度,同時還要根據印刷主軸的位置作增速或減速驅動。這就要求上位控制器有高速和復雜的運算能力才能保證裁切的準確性。

5-1控制系統硬件的配置,如圖七所示

 


      我們采用了貝加萊工業自動化公司生產的PP35是集PLC功能和顯面板功能為一體的控制器,通過CAN總線控制ACOPOS(伺服驅動器)的運行,系統使用通過一個增、減絕對式外編碼器來檢測進紙的位置,從而實現進紙定長裁切控制。SICK光電傳感器則是用來進行帶色標時的裁切的位置檢測之用。裁切系統示意圖如八所示。

 

 

      伺服驅動器在色標傳感器檢測到色標信號的同時,要高速鎖存外編碼器的位置,通過與裁切刀在主軸位置上的計算裁切位置相比較,這兩個位置的偏差值就是色標控制時的位置偏差值。系統每檢測到一次色標信號,就可以得到一個計算的裁切的偏差值,通過一定的控制策略(控制程序)對這些偏差值進行主軸(外編碼器)位置的補償就可以跟蹤色標位置,控制裁切的精度在要求的范圍內,即±0.2mm。 5-2色標裁切工作原理如圖九所示:裁切系統的配置簡介:4/1000秒內進行制動也就保證了初級張力的動態平衡。同時為保證紙張進入印刷機組前我們又設置了紙張速度控制系統,設置了紙張驅動輥,起到了紙張進入印刷機組前的張力控制(即定量送紙張力)驅動輥的傳動通過差動系統與主驅動系統相連接。如圖五所示<

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