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欧姆龙NJ控制器在香水瓶丝网印刷机的应用

发布时间:2012-10-26 17:38   类型:应用案例   人浏览

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。

关键词:欧姆龙 NJ控制器 丝网印刷机

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。


图1 香水瓶丝网印刷机实物

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。


图2 香水瓶丝网印刷机结构图

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。

图3 椭圆形印刷(图中绿色为刮刀、红色为椭圆工件)

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。


图4 NJ与触摸屏参数设置

3系统硬件解决方案

3.1系统硬件配置(见表1)

表1 系统硬件配置

 

设备名称

设备型号

数量

1

NJ电源模块

NJ-PA3001

1

2

NJ四轴控制器

NJ301-1200

1

3

750W伺服驱动器

R88D-KN08H-ECT

1

4

400W伺服驱动器

R88D-KN04H-ECT

3

5

750W伺服电机

R88M-K75030H-Z

1

6

400W伺服电机

R88M-K40030H-Z

3

7

PLC控制器

CP1H-XA40DT-D

1

8

以太网通信板

CP1W-CIF41

1

9

RS485通信板

CP1W-CIF11

1

10

绝对值编码器

E6C3-AG5C

1

11

400-750W动力电缆

R88A-CRKA005SR-E

4

12

400-750W编码器电缆

R88A-CRKA005CR-E

4

13

伺服控制电缆

XW2Z-200J-B34

4

14

伺服接线端子台

XW2B-20G5

4

15

ECAT电缆

5米

4

16

1.5KW伺服——三菱/安川

客户指定(价格原因)

1

17

750W变频器——松下

客户指定(价格原因)

1

18

触摸屏——威纶

客户指定(价格原因)

1

19

输入输出模块

I/.O CJ模块

若干

 

 

 

3.2系统硬件结构(见图5)

图5 系统硬件接线图

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:


根据上述公式在NJ控制器中计算出各轴凸轮数据如下:

 


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。


图6 凸轮数据验证

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:



图7 矩形工件印刷

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:



图9 三角形工件印刷

图10 三角形工件数据验证

图11 三角弧面数据验证


图12 三角弧面印刷效果

4.4 NJ与威纶触摸屏通信设置

(1)NJ使用默认IP地址(见图13)


图13 NJ使用默认IP地址

(2)威纶触摸屏设置——编辑—系统参数设置(见图14)


图14威纶触摸屏设置

(3)触摸通信地址设置(见图15)



图15触摸通信地址设置

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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