先進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)在印刷設(shè)備上的應(yīng)用

今天，包裝印刷行業(yè)最常見印刷機(jī)都采用柔版印刷工藝，而其中運(yùn)動(dòng)控制和柔板印刷的結(jié)合成為了行業(yè)的主流思路。今天，中國(guó)紙業(yè)網(wǎng)的編輯帶大家走進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，看一看運(yùn)動(dòng)控制在印刷設(shè)備上的相關(guān)應(yīng)用。

柔版印刷是一種回轉(zhuǎn)印刷方法，它凸起圖案表面各種承印物上印制圖案。即橡膠版或感光樹脂版非印刷區(qū)域撤出和降低，印版上生成所要印刷圖案。印版與直徑各不相同回轉(zhuǎn)圓筒相連以獲各種尺寸 圖案。油墨則是一個(gè)稱為網(wǎng)紋輥具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)油墨計(jì)量輥轉(zhuǎn)移到印版表面。通常，噴墨裝置與刮刀協(xié)同工作，為網(wǎng)紋輥供應(yīng)油墨。上述系統(tǒng)操作可以針對(duì)每種印刷顏色印刷機(jī)上重復(fù)。目前，一臺(tái)印刷機(jī)上平均印刷站數(shù)目為10個(gè)，卷筒紙寬度為6到136英寸。

印刷應(yīng)用中主要運(yùn)動(dòng)類型

印刷應(yīng)用多種多樣，從簡(jiǎn)單單色印刷，一直到需要定位復(fù)雜多色印刷。大多數(shù)印刷應(yīng)用都使用一個(gè)包含要印刷圖案回轉(zhuǎn)噴墨頭，印刷表面通常是一種直接與噴墨頭接觸卷筒紙。卷筒紙常為線性，可以由任意種類 材料組成，包括紙、塑料或樹脂薄膜，波紋紙等。印刷油墨直接供應(yīng)給噴墨頭，噴墨頭與卷筒紙接觸時(shí)，圖案就轉(zhuǎn)移到卷筒紙上。

印刷應(yīng)用中主要運(yùn)動(dòng)類型為主軸/從軸運(yùn)動(dòng)——要上面進(jìn)行印刷卷筒紙為主軸，噴墨頭為從軸。傳統(tǒng)印刷機(jī)卷筒紙和噴墨頭之間是機(jī)械連接，現(xiàn)考慮到高性能運(yùn)動(dòng)控制器可執(zhí)行電子式凸輪仿形，以及印刷最終用戶提高機(jī)器靈活性，并希望縮短生產(chǎn)期限和實(shí)現(xiàn)快速生產(chǎn)轉(zhuǎn)換要求，通常使用伺服機(jī)構(gòu)。尤其噴墨頭而言更是如此，對(duì)卷筒紙主軸也具有這種要求。

多色印刷應(yīng)用中包含多個(gè)噴墨頭，每個(gè)噴墨頭對(duì)應(yīng)于一種顏色，成為主軸從軸，各個(gè)噴墨頭之間要保持相互對(duì)準(zhǔn)。其他類型運(yùn)動(dòng)印刷應(yīng)用中少見，例如用于機(jī)器維護(hù)和產(chǎn)品切換中將噴墨頭移進(jìn)和移出調(diào)整軸。

典型印刷應(yīng)用需要使用多種運(yùn)動(dòng)控制部件，包括編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器等反饋部件、伺服電機(jī)、減速器、伺服放大器和高性能運(yùn)動(dòng)控制器。印刷中使用運(yùn)動(dòng)控制方法也可用于其他回轉(zhuǎn)從軸與線性卷筒紙接觸紙品加工應(yīng)用。

運(yùn)動(dòng)控制中存主要問題

印刷應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制存幾個(gè)問題。

首先是當(dāng)噴墨頭與卷筒紙接觸時(shí)，噴墨頭速度到精確控制非常重要。速度相互匹配，但噴墨頭速度會(huì)高一些或低一些。速度匹配不精確時(shí)，會(huì)使印刷質(zhì)量下降，可能造成材料損壞。

噴墨頭圓周與產(chǎn)品長(zhǎng)度相同，則運(yùn)動(dòng)關(guān)系是二者之間一個(gè)傳動(dòng)比，此外還有一個(gè)位置同步關(guān)系（例如，它們是成比例 ，但從軸一個(gè)特定主軸位置鎖定，印刷發(fā)生卷筒紙正確位置上）。 噴墨頭圓周與產(chǎn)品長(zhǎng)度不同，當(dāng)噴墨頭與卷筒紙接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生速度匹配，產(chǎn)品剩余長(zhǎng)度，噴墨頭必須加速或減速，合適位置與卷筒紙接觸以加工下一件產(chǎn)品。

此外，執(zhí)行運(yùn)動(dòng)曲線時(shí)，要速度上同步，還要位置上同步。這樣才能使主軸/從軸相互關(guān)系，從停止到全速所有主軸速度下都有效，將廢品率降到最低。速度取決于承印物，標(biāo)簽印刷速度通常為300～1000 FPM，塑料上進(jìn)行中央壓印滾筒式柔�。ň硗布埨@一個(gè)很大中央壓印滾筒上，噴墨頭沿滾筒四周定位）速度為1000～2000 FPM，而紙張上進(jìn)行中央壓印滾筒式柔印速度可超過3000 FPM。

當(dāng)然也有例外，卷筒紙和印版速度不匹配，其中一個(gè)速度可超過或不足印版輥2%重復(fù)長(zhǎng)度。最終客戶可以將尺寸盡量與實(shí)際需要相接近，而接受機(jī)器所能生產(chǎn)量，這樣可以節(jié)省印版筒/套筒，并大大節(jié)省材料。

多數(shù)印刷應(yīng)用還需要進(jìn)行定位，而不同定位差異是很大。最佳定位應(yīng)0.0005英寸范圍內(nèi)，中央壓印圓筒式柔印為0.002英寸，而連線印刷為0.003英寸。運(yùn)動(dòng)曲線需要?jiǎng)討B(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以補(bǔ)償卷筒紙上定位標(biāo)記之間距離微小變化。這種情況尤其見于多色印刷，這種印刷中，必須保持顏色精確套準(zhǔn)，以使最后印刷圖案具有良好質(zhì)量。

產(chǎn)品長(zhǎng)度全部范圍來設(shè)計(jì)電機(jī)/放大器組合也很重要。設(shè)計(jì)時(shí)，最小和最長(zhǎng)產(chǎn)品可能不會(huì)代表最差情況。通常建議這種設(shè)計(jì)要針對(duì)若干個(gè)產(chǎn)品長(zhǎng)度（如5或10）來完成，以確保確定一個(gè)適用于整個(gè)產(chǎn)品范圍適宜電機(jī)/放大器組合。力和扭矩隨機(jī)器規(guī)格尺寸變化很大，負(fù)荷慣性也隨設(shè)計(jì)而不同。運(yùn)動(dòng)控制部件設(shè)計(jì)要滿足10:1至200:1慣性不匹配。

如何應(yīng)用運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)改進(jìn)印刷印前與印后，并可能時(shí)進(jìn)行定量

高速產(chǎn)品定位印刷成功至關(guān)重要。要做到高速定位，需要對(duì)驅(qū)動(dòng)器或運(yùn)動(dòng)控制器提供高速位置鎖定輸入，遇到定位標(biāo)記時(shí)捕獲精確主軸位置。用前、后兩個(gè)位置之間差值用于計(jì)算定位標(biāo)記之間實(shí)際距離。即該距離與標(biāo)記之間理論距離進(jìn)行比較，計(jì)算出一個(gè)校正量。隨后將該校正量代入從軸運(yùn)動(dòng)曲線。

從檢測(cè)到定位標(biāo)記到應(yīng)用校正量所需時(shí)間生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品十分重要。這個(gè)時(shí)間完全取決于用于該應(yīng)用運(yùn)動(dòng)控制器，也會(huì)因所用技術(shù)受到影響（例如，一些數(shù)字運(yùn)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)具有一個(gè)必須進(jìn)行補(bǔ)償 輸送滯后，某些應(yīng)用中可能是無法接受 ）。某些應(yīng)用中需要使用專門定位算法，例如對(duì)幾個(gè)或很多個(gè)產(chǎn)品校正量進(jìn)行平均，對(duì)校正量進(jìn)行過濾，或要求運(yùn)動(dòng)曲線某些段不應(yīng)用校正量。運(yùn)動(dòng)控制器還應(yīng)能夠恰當(dāng)處理卷筒紙拼接以及缺失定位標(biāo)記。

典型基礎(chǔ)配置10色印刷機(jī)生產(chǎn)線具有65個(gè)以上閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制軸。更大生產(chǎn)線中，通常超過100個(gè)軸。過去，每個(gè)軸都機(jī)械方式傳動(dòng)，而現(xiàn)，更新后控制系統(tǒng)提高了定位性能，將定位精度削減到舊系統(tǒng)定位精度值一半。這些控制系統(tǒng)具有很高 靈活性，可以應(yīng)對(duì)特殊任務(wù)，提供無限可變重復(fù)。用于替代前面討論速度匹配方法，它能夠使用戶增加或降低印版輥相卷筒紙速度，以改變重復(fù)長(zhǎng)度。

　　這些改進(jìn)還可使速度更快，使最大速度從1200 FPM提高到2000FPM，柔版印刷過程則可以達(dá)到更高速度。印刷機(jī)從一個(gè)任務(wù)切換到下一個(gè)任務(wù) 時(shí)間從平均4～6小時(shí)縮短到30分鐘，某些情況下更短。采用運(yùn)動(dòng)控制及印刷驅(qū)動(dòng)裝置定位系統(tǒng)機(jī)械手對(duì)切換時(shí)間有很大影響。應(yīng)用中，整個(gè)控制系統(tǒng)提供了更佳診斷信息，機(jī)器生產(chǎn)時(shí)間以延長(zhǎng)。