欧姆龙NJ控制器在香水瓶丝网印刷机的应用
【摘 要】:本文介绍了欧姆龙NJ控制器在香水瓶丝网印刷机上的应用,经实际测试,椭圆运动效果满足客户要求,三角弧面工件及带倒角矩形工件印刷效果客户基本满意。
1引言
香水瓶丝网印刷机(见图1)主要是对香水瓶、日用品等不规则产品表面进行印刷,多为圆形、椭圆形、三角形、方形等多样化外形。目前所用的印刷机多为机械凸轮机构,随着科技的发展,机械凸轮的印刷效率、精度已经难以满足市场需求,为了提升印刷机的性能,欧姆龙开发出一套以OMRON NJ为核心的电气系统来满足市场。
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2系统结构及控制难点
香水瓶丝网印刷机的丝网印刷部分由六轴组成:旋转轴、浮动轴、网板轴、刮胶轴、送料轴、接驳轴,如图2所示。工件在皮带上由送料轴(M6)带动,接驳轴(M5)将未印刷、印刷完的工件分别夹取到印刷位置、下料位置。旋转轴、浮动轴、网板轴、刮胶轴四轴做电子凸轮运动,完成丝网印刷。
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由于客户印刷产品种类、外形多样化,如圆形、椭圆形、三角形、方形等等,为了实现不同形状工件的360度印刷,需要对各种外形的工件做公式推导,计算出印刷轴之间的位置关系再做凸轮运动,达到客户要求的印刷效果,因此,确定印刷过程中各伺服轴之间的关系就成了系统的难点。
以椭圆印刷为例(见图3),在对工件表面进行印刷时,为保证印刷质量,刮刀需要垂直印刷表面。工件旋转,椭圆中心随着移动,刮刀需要跟随中心做水平移动,浮动轴同时运动使印刷距离适当。为实现椭圆表面印刷,图例一椭圆中心在蓝线位置,刮刀在中心位置。旋转运行到图例二时,中心下降到橙色线位置,刮刀向右运行。
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在本系统中,由于不是所有的自动化产品都是欧姆龙的,因此与第三方设备的通信问题,也是需要解决的难点之一。客户要求在触摸屏中设置简单参数即可更换产品进行印刷。客户使用的是威纶带以太网口的触摸屏,NJ与触摸屏都需要做相应设置。参数设置图见图4。
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3系统硬件解决方案
3.1系统硬件配置(见表1)
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3.2系统硬件结构(见图5)
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4系统软件设计
4.1椭圆形工件程序推导
根据三角几何关系推导出当椭圆在旋转过程中,各伺服轴与旋转轴的位置关系式如下:
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根据上述公式在NJ控制器中计算出各轴凸轮数据如下:
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将凸轮数据导出SD卡中进行数据验证,结果见图6,从图中可以看出,椭圆在I—IV位置对应的轨迹关系是正确的,可以进行动作测试。经过实际的印刷动作测试,经过测试,伺服轴实际运动效果与运动轨迹一致。
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4.2矩形工件程序推导
根据三角几何关系推导出当矩形在旋转过程中,各伺服轴与旋转轴的位置关系式如下:
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图8 矩形工件数据验证
4.3三角形形工件程序推导
根据三角几何关系推导出当矩形在旋转过程中,各伺服轴与旋转轴的位置关系式如下:
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图10 三角形工件数据验证
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4.4 NJ与威纶触摸屏通信设置
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采用标签或D0/D2都可以。此处标签还需要对应PLC内存地址,与网络标签有区别。
5结束语
经过客户检验,椭圆运动效果满足客户要求,三角弧面工件及带倒角矩形工件印刷效果客户基本满意。由于现场印刷条件不满足,半椭圆、八变形、矩形+椭圆工件暂未测试。椭圆、圆形、矩形等客户机械结构满足印刷条件时再为客户做精度测试。
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