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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。 （图片）
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。（图片）
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。（图片）
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。（图片）
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
（图片）3.2 系统硬件结构（见图5）（图片）
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：（图片） 根据上述公式在NJ控制器中计算出各轴凸轮数据如下：（图片） 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。（图片）
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：（图片）
图7 矩形工件印刷 （图片）
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：（图片）
图9 三角形工件印刷 （图片）
图10 三角形工件数据验证 （图片）
图11 三角弧面数据验证 （图片）
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）（图片）
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）（图片） （图片）
图14威纶触摸屏设置 （3）触摸通信地址设置（见图15）（图片）
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。
11/10/2012
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