1 引言

香水瓶絲網(wǎng)印刷機(jī)（見圖1）主要是對(duì)香水瓶、日用品等不規(guī)則產(chǎn)品表面進(jìn)行印刷，多為圓形、橢圓形、三角形、方形等多樣化外形。目前所用的印刷機(jī)多為機(jī)械凸輪機(jī)構(gòu)，隨著科技的發(fā)展，機(jī)械凸輪的印刷效率、精度已經(jīng)難以滿足市場需求，為了提升印刷機(jī)的性能，歐姆龍開發(fā)出一套以O(shè)MRONNJ為核心的電氣系統(tǒng)來滿足市場。

圖1   香水瓶絲網(wǎng)印刷機(jī)實(shí)物

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制難點(diǎn)

香水瓶絲網(wǎng)印刷機(jī)的絲網(wǎng)印刷部分由六軸組成：旋轉(zhuǎn)軸、浮動(dòng)軸、網(wǎng)板軸、刮膠軸、送料軸、接駁軸，如圖2所示。工件在皮帶上由送料軸（M6）帶動(dòng)，接駁軸（M5）將未印刷、印刷完的工件分別夾取到印刷位置、下料位置。旋轉(zhuǎn)軸、浮動(dòng)軸、網(wǎng)板軸、刮膠軸四軸做電子凸輪運(yùn)動(dòng)，完成絲網(wǎng)印刷。

圖2   香水瓶絲網(wǎng)印刷機(jī)結(jié)構(gòu)圖

由于客戶印刷產(chǎn)品種類、外形多樣化，如圓形、橢圓形、三角形、方形等等，為了實(shí)現(xiàn)不同形狀工件的360度印刷，需要對(duì)各種外形的工件做公式推導(dǎo)，計(jì)算出印刷軸之間的位置關(guān)系再做凸輪運(yùn)動(dòng)，達(dá)到客戶要求的印刷效果，因此，確定印刷過程中各伺服軸之間的關(guān)系就成了系統(tǒng)的難點(diǎn)。

以橢圓印刷為例（見圖3），在對(duì)工件表面進(jìn)行印刷時(shí)，為保證印刷質(zhì)量，刮刀需要垂直印刷表面。工件旋轉(zhuǎn)，橢圓中心隨著移動(dòng)，刮刀需要跟隨中心做水平移動(dòng)，浮動(dòng)軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)使印刷距離適當(dāng)。為實(shí)現(xiàn)橢圓表面印刷，圖例一橢圓中心在藍(lán)線位置，刮刀在中心位置。旋轉(zhuǎn)運(yùn)行到圖例二時(shí)，中心下降到橙色線位置，刮刀向右運(yùn)行。

圖3   橢圓形印刷（圖中綠色為刮刀、紅色為橢圓工件）

在本系統(tǒng)中，由于不是所有的自動(dòng)化產(chǎn)品都是歐姆龍的，因此與第三方設(shè)備的通信問題，也是需要解決的難點(diǎn)之一?？蛻粢笤谟|摸屏中設(shè)置簡單參數(shù)即可更換產(chǎn)品進(jìn)行印刷。客戶使用的是威綸帶以太網(wǎng)口的觸摸屏，NJ與觸摸屏都需要做相應(yīng)設(shè)置。參數(shù)設(shè)置圖見圖4。

圖4   NJ與觸摸屏參數(shù)設(shè)置

3 系統(tǒng)硬件解決方案

3.1 系統(tǒng)硬件配置（見表1）

表1   系統(tǒng)硬件配置

3.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)（見圖5）

圖5  系統(tǒng)硬件接線圖

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 橢圓形工件程序推導(dǎo)

根據(jù)三角幾何關(guān)系推導(dǎo)出當(dāng)橢圓在旋轉(zhuǎn)過程中，各伺服軸與旋轉(zhuǎn)軸的位置關(guān)系式如下：

根據(jù)上述公式在NJ控制器中計(jì)算出各軸凸輪數(shù)據(jù)如下：

將凸輪數(shù)據(jù)導(dǎo)出SD卡中進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證，結(jié)果見圖6，從圖中可以看出，橢圓在I—IV位置對(duì)應(yīng)的軌跡關(guān)系是正確的，可以進(jìn)行動(dòng)作測試。經(jīng)過實(shí)際的印刷動(dòng)作測試，經(jīng)過測試，伺服軸實(shí)際運(yùn)動(dòng)效果與運(yùn)動(dòng)軌跡一致。

圖6   凸輪數(shù)據(jù)驗(yàn)證

4.2 矩形工件程序推導(dǎo)

根據(jù)三角幾何關(guān)系推導(dǎo)出當(dāng)矩形在旋轉(zhuǎn)過程中，各伺服軸與旋轉(zhuǎn)軸的位置關(guān)系式如下：

圖7   矩形工件印刷

圖8   矩形工件數(shù)據(jù)驗(yàn)證

4.3 三角形形工件程序推導(dǎo)

根據(jù)三角幾何關(guān)系推導(dǎo)出當(dāng)矩形在旋轉(zhuǎn)過程中，各伺服軸與旋轉(zhuǎn)軸的位置關(guān)系式如下：

圖9   三角形工件印刷

圖10   三角形工件數(shù)據(jù)驗(yàn)證

圖11   三角弧面數(shù)據(jù)驗(yàn)證

圖12   三角弧面印刷效果

4.4 NJ與威綸觸摸屏通信設(shè)置

（1）NJ使用默認(rèn)IP地址（見圖13）

圖13   NJ使用默認(rèn)IP地址

（2） 威綸觸摸屏設(shè)置——編輯—系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置（見圖14）

圖14  威綸觸摸屏設(shè)置

（3） 觸摸通信地址設(shè)置（見圖15）

圖15  觸摸通信地址設(shè)置

采用標(biāo)簽或D0/D2都可以。此處標(biāo)簽還需要對(duì)應(yīng)PLC內(nèi)存地址，與網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽有區(qū)別。

5 結(jié)束語

經(jīng)過客戶檢驗(yàn)，橢圓運(yùn)動(dòng)效果滿足客戶要求，三角弧面工件及帶倒角矩形工件印刷效果客戶基本滿意。由于現(xiàn)場印刷條件不滿足，半橢圓、八變形、矩形+橢圓工件暫未測試。橢圓、圓形、矩形等客戶機(jī)械結(jié)構(gòu)滿足印刷條件時(shí)再為客戶做精度測試。