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案例頻道 摘要：本文介紹了歐姆龍NJ控制器在香水瓶絲網印刷機上的應用，經實際測試，橢圓運動效果滿足客戶要求，三角弧面工件及帶倒角矩形工件印刷效果客戶基本滿意。
關鍵詞：歐姆龍 NJ控制器 絲網印刷機
1引言
香水瓶絲網印刷機（見圖1）主要是對香水瓶、日用品等不規則產品表面進行印刷，多為圓形、橢圓形、三角形、方形等多樣化外形。目前所用的印刷機多為機械凸輪機構，隨著科技的發展，機械凸輪的印刷效率、精度已經難以滿足市場需求，為了提升印刷機的性能，歐姆龍開發出一套以OMRON NJ為核心的電氣系統來滿足市場。
圖1 香水瓶絲網印刷機實物
2系統結構及控制難點
香水瓶絲網印刷機的絲網印刷部分由六軸組成：旋轉軸、浮動軸、網板軸、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，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。旋轉軸、浮動軸、網板軸、刮膠軸四軸做電子凸輪運動，完成絲網印刷。
圖2 香水瓶絲網印刷機結構圖
由于客戶印刷產品種類、外形多樣化，如圓形、橢圓形、三角形、方形等等，為了實現不同形狀工件的360度印刷，需要對各種外形的工件做公式推導，計算出印刷軸之間的位置關系再做凸輪運動，達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系就成了系統的難點。
以橢圓印刷為例（見圖3），在對工件表面進行印刷時，為保證印刷質量，刮刀需要垂直印刷表面。工件旋轉，橢圓中心隨著移動，刮刀需要跟隨中心做水平移動，浮動軸同時運動使印刷距離適當。為實現橢圓表面印刷，圖例一橢圓中心在藍線位置，刮刀在中心位置。旋轉運行到圖例二時，中心下降到橙色線位置，刮刀向右運行。
圖3 橢圓形印刷（圖中綠色為刮刀、紅色為橢圓工件）
在本系統中，由于不是所有的自動化產品都是歐姆龍的，因此與第三方設備的通信問題，也是需要解決的難點之一。客戶要求在觸摸屏中設置簡單參數即可更換產品進行印刷。客戶使用的是威綸帶以太網口的觸摸屏，NJ與觸摸屏都需要做相應設置。參數設置圖見圖4。
圖4 NJ與觸摸屏參數設置
3系統硬件解決方案
3.1系統硬件配置（見表1）
表1 系統硬件配置
3.2系統硬件結構（見圖5）
圖5 系統硬件接線圖
4系統軟件設計
4.1橢圓形工件程序推導
根據三角幾何關系推導出當橢圓在旋轉過程中，各伺服軸與旋轉軸的位置關系式如下：
根據上述公式在NJ控制器中計算出各軸凸輪數據如下：
將凸輪數據導出SD卡中進行數據驗證，結果見圖6，從圖中可以看出，橢圓在I—IV位置對應的軌跡關系是正確的，可以進行動作測試。經過實際的印刷動作測試，經過測試，伺服軸實際運動效果與運動軌跡一致。
圖6 凸輪數據驗證
4.2矩形工件程序推導
根據三角幾何關系推導出當矩形在旋轉過程中，各伺服軸與旋轉軸的位置關系式如下：
圖7 矩形工件印刷
圖8 矩形工件數據驗證
4.3三角形形工件程序推導
根據三角幾何關系推導出當矩形在旋轉過程中，各伺服軸與旋轉軸的位置關系式如下：
圖9 三角形工件印刷
圖10 三角形工件數據驗證
圖11 三角弧面數據驗證
圖12 三角弧面印刷效果
4.4 NJ與威綸觸摸屏通信設置
（1）NJ使用默認IP地址（見圖13）
圖13 NJ使用默認IP地址
（2）威綸觸摸屏設置——編輯—系統參數設置（見圖14）
圖14威綸觸摸屏設置
（3）觸摸通信地址設置（見圖15）
圖15觸摸通信地址設置
采用標簽或D0/D2都可以。此處標簽還需要對應PLC內存地址，與網絡標簽有區別。
5結束語
經過客戶檢驗，橢圓運動效果滿足客戶要求，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、矩形等客戶機械結構滿足印刷條件時再為客戶做精度測試。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號