CN104772978B - 一种机组式电子轴同步机械轴装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机组式电子轴同步机械轴装置，运动控制器用于完成整个系统的控制、程序的存储和数据处理，通讯模块用于程序与触摸屏和压纹伺服驱动器和送料牵引伺服驱动器之间的通讯，通讯模块的第二端口通过工业总线分别与压纹辊、送料牵引辊连接伺服驱动器和送料牵引伺服驱动器连接，压纹伺服驱动器和送料牵引伺服驱动器均分别通过各自的伺服电机、机械减速机构与压纹辊、送料牵引辊连接，本发明还公开了机组式电子轴同步机械轴装置的控制方法，解决了现有技术中存在的凹版印刷单元与压花单元之间张力控制稳定性差、套压精度无法保证的问题。

Description

一种机组式电子轴同步机械轴装置及控制方法
技术领域
本发明属于壁纸压纹技术领域，具体涉及一种机组式电子轴同步机械轴装置，本发明还涉及一种机组式电子轴同步机械轴装置的控制方法。
背景技术
现有的用于墙壁纸凹版印刷压纹机都是通过一根机械主轴连接各个凹版印刷单元和压花单元，因为压花单元与凹版印刷单元之间相隔比较远，中间要经过发泡烘箱。因此凹版印刷单元与压花单元之间的同步性无法保证。导致张力控制稳定性差、套压精度无法保证。其很难实现高速度、高精度的要求。并且机械结构也比较复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种机组式电子轴同步机械轴装置，解决了现有技术中存在的凹版印刷单元与压花单元之间张力控制稳定性差、套压精度无法保证的问题。
本发明的另一目的是提供一种机组式电子轴同步机械轴装置的控制方法。
本发明所采用的第一技术方案是，一种机组式电子轴同步机械轴装置，结构为：CPU模块依次与通讯模块、脉冲输入模块、数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块连接，通讯模块的第一端口通过交换机与触摸屏连接，上述模块组成运动控制器，用于完成整个系统的控制、程序的存储和数据处理，数字量输入输出模块控制整机的逻辑动作；模拟量输入输出模块用于对张力的信号进行读取和控制变频电机的速度；通讯模块用于程序与触摸屏和压纹伺服驱动器和送料牵引伺服驱动器之间的通讯。
本发明第一技术方案的特点还在于，
通讯模块的第二端口通过工业总线分别与压纹伺服驱动器和送料牵引伺服驱动器连接，压纹伺服驱动器和送料牵引伺服驱动器均分别通过各自的伺服电机、机械减速机构与压纹辊、送料牵引辊连接。
模拟量输入输出模块通过变频器控制机械主轴运行，机械主轴带动印刷版辊运行，变频电机为变频器提供所需动力，脉冲输入模块读取机械主轴的速度反馈给CPU模块。
机械主轴上还安装有主轴编码器，主轴编码器与机械主轴同步转动并反馈脉冲信号给脉冲输入模块。
本发明所采用的第二技术方案是，机组式电子轴同步机械轴装置的控制方法，基于机组式电子轴同步机械轴装置进行，具体按以下步骤实施：
步骤1、装置启动前，将编制好的通讯协议保存在CPU模块中；
步骤2、按照步骤1中编写的通讯协议对压纹伺服驱动器、送料牵引伺服驱动器进行站号分配，拨码依次为01到02，触摸屏的网址设置必须与步骤1中CPU模块的网络地址在同一网段；
步骤3、启动时，CPU模块发出数字量速度信号V1，模拟量输入输出模块把V1转换成0-10V的电压模拟量信号发送给变频器，变频器控制变频电机进行运转，此时安装在机械主轴上的主轴编码器将速度信号通过脉冲输入模块传至CPU模块，CPU模块进行计算得到压纹伺服驱动器和送料牵引伺服驱动器的速度，公式如下：
V2＝X1*D1*I/D2
式中，I为传动比，V2为压纹伺服驱动器和送料牵引伺服驱动器的数字量速度，X1为主轴编码器反馈回来的速度信号，D1为印刷版辊的周长，D2为压纹辊的周长，同时也是送料牵引辊的周长，
从上式中得到的数字量速度V2通过通讯模块的第二端口被传送至料牵引辊和压纹辊，保证压纹辊、送料牵引辊线速度与机械主轴上的印刷版辊线速度一致，使整机达到同步运转。
步骤4、步骤3中的压纹辊、送料牵引辊和印刷版辊线速度达到一致后，通过压纹辊的相位补偿模式进行套色，根据套色距离计算公式：
S＝V3T，
公式中，S为需要套色的距离，V3为线速度、T为时间，
设定好需要套色的距离S后，通过相位的变化快慢给压纹伺服驱动器原有速度上叠加线速度V3，在对应的时间T里让压纹伺服驱动器额外运行距离S，从而实现精确的套色。
本发明第二技术方案的特点还在于，
步骤3中的V1＝V*32767/60。
步骤3中V为程序速度，V＝0～60m/min。
本发明的有益效果是，机组式电子轴同步机械轴装置，在硬件结构上去掉了原有墙壁纸印刷机上压花单元与凹版印刷单元的机械主轴传动系统使设备更操作更人性化、简单化，机组式电子轴同步机械轴装置的控制方法，由于压花辊、送料牵引辊采用伺服控制，采用伺服速度跟随机械主轴速度的模式，消除了纸张在发泡烘箱里面的型变量。并增加了送料牵引伺服辊保证了印刷单元到压花单元之间张力的稳定，提高了套压精度。
附图说明
图1是本发明一种机组式电子轴同步机械轴装置的结构示意图。
图中，1.触摸屏，2.CPU模块，3.通讯模块，4.脉冲输入模块，5.数字量输入输出模块，6.模拟量输入输出模块，7.交换机，8.工业总线，9.压纹伺服驱动器，10.伺服电机，11.变频器，12.变频电机，13.主轴编码器，14.机械主轴，15.机械减速机构，16.伺服编码器，17.送料牵引辊，18.压纹辊，19.印刷版辊，20.送料牵引伺服驱动器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明机组式电子轴同步机械轴装置，具体结构如图1所示，CPU模块2依次与通讯模块3、脉冲输入模块4、数字量输入输出模块5和模拟量输入输出模块6连接，通讯模块3的第一端口通过交换机7与触摸屏1连接，上述模块组成运动控制器，用于完成整个系统的控制、程序的存储和数据处理，数字量输入输出模块5控制整机的逻辑动作；模拟量输入输出模块6用于对张力的信号进行读取和控制变频电机的速度；通讯模块3用于程序与触摸屏1和压纹伺服驱动器9和送料牵引伺服驱动器20之间的通讯，通讯模块3的第二端口通过工业总线8分别与压纹伺服驱动器9和送料牵引伺服驱动器20连接，压纹伺服驱动器9和送料牵引伺服驱动器20均分别通过各自的伺服电机10、机械减速机构15与压纹辊18、送料牵引辊17连接，模拟量输入输出模块6通过变频器11控制机械主轴14运行，机械主轴14带动印刷版辊19运行，变频电机12为变频器11提供所需动力，脉冲输入模块4读取机械主轴14的速度反馈给CPU模块2，机械主轴14上还安装有主轴编码器13，主轴编码器13与机械主轴14同步转动并反馈脉冲信号给脉冲输入模块4。
机组式电子轴同步机械轴装置的控制方法，基于机组式电子轴同步机械轴装置，具体按以下步骤实施：
步骤1、装置启动前，将编制好的通讯协议保存在CPU模块2中；
步骤2、按照步骤1中编写的通讯协议对压纹伺服驱动器9、送料牵引伺服驱动器20进行站号分配，拨码依次为01到02，触摸屏1的网址设置必须与步骤1中CPU模块2的网络地址在同一网段；
步骤3、启动时，CPU模块2发出数字量速度信号V1，V1＝V*32767/60，式中V为程序速度，V＝0～60m/min，模拟量输入输出模块6把V1转换成0～10V的电压模拟量信号发送给变频器11，变频器11控制变频电机12进行运转，此时安装在机械主轴14上的主轴编码器13将速度信号通过脉冲输入模块4传至CPU模块2，CPU模块2进行计算得到压纹伺服驱动器9和送料牵引伺服驱动器20的速度，公式如下：
V2＝X1*D1*I/D2
式中，I为传动比，V2为压纹伺服驱动器9和送料牵引伺服驱动器20的数字量速度，X1为主轴编码器13反馈回来的速度信号，D1为印刷版辊19的周长，D2为压纹辊18的周长，同时也是送料牵引辊17的周长，
从上式中得到的数字量速度V2通过通讯模块3的第二端口被传送至料牵引辊17和压纹辊18，保证压纹辊18、送料牵引辊17线速度与机械主轴14上的印刷版辊19线速度一致，使整机达到同步运转；
步骤4、步骤3中的压纹辊18、送料牵引辊17和印刷版辊19线速度达到一致后，通过压纹辊18的相位补偿模式进行套色，根据套色距离计算公式：
S＝V3T，
公式中，S为需要套色的距离，V3为线速度、T为时间，
设定好需要套色的距离S后，通过相位的变化快慢给压纹伺服驱动器9原有速度上叠加线速度V3，在对应的时间T里让压纹伺服驱动器9额外运行距离S，从而实现精确的套色。
本发明机组式电子轴同步机械轴装置，在硬件结构上去掉了原有墙壁纸印刷机上压花单元与凹版印刷单元的机械主轴传动系统使设备更操作更人性化、简单化，机组式电子轴同步机械轴装置的控制方法，由于压花辊、送料牵引辊采用伺服控制，采用伺服速度跟随机械主轴速度的模式，消除了纸张在发泡烘箱里面的型变量。并增加了送料牵引伺服辊保证了印刷单元到压花单元之间张力的稳定，提高了套压精度。

Claims (4)

1.一种机组式电子轴同步机械轴装置，其特征在于，CPU模块(2)依次与通讯模块(3)、脉冲输入模块(4)、数字量输入输出模块(5)和模拟量输入输出模块(6)连接，通讯模块(3)的第一端口通过交换机(7)与触摸屏(1)连接，上述模块组成运动控制器，用于完成整个系统的控制、程序的存储和数据处理，数字量输入输出模块(5)控制整机的逻辑动作；模拟量输入输出模块(6)用于对张力的信号进行读取和控制变频电机的速度；通讯模块(3)用于程序与触摸屏(1)和压纹伺服驱动器(9)和送料牵引伺服驱动器(20)之间的通讯；
通讯模块(3)的第二端口通过工业总线(8)分别与压纹伺服驱动器(9)和送料牵引伺服驱动器(20)连接，压纹伺服驱动器(9)和送料牵引伺服驱动器(20)均分别通过各自的伺服电机(10)、机械减速机构(15)与压纹辊(18)、送料牵引辊(17)连接；
模拟量输入输出模块(6)通过变频器(11)控制机械主轴(14)运行，机械主轴(14)带动印刷版辊(19)运行，变频电机(12)为变频器(11)提供所需动力，脉冲输入模块(4)读取机械主轴(14)的速度反馈给CPU模块(2)；
机械主轴(14)上还安装有主轴编码器(13)，主轴编码器(13)与机械主轴(14)同步转动并反馈脉冲信号给脉冲输入模块(4)。
2.一种机组式电子轴同步机械轴装置的控制方法，基于权利要求1所述的装置，其特征在于，具体按以下步骤实施：
步骤1、装置启动前，将编制好的通讯协议保存在CPU模块(2)中；
步骤2、按照步骤1中编写的通讯协议对压纹伺服驱动器(9)、送料牵引伺服驱动器(20)进行站号分配，拨码依次为01到02，触摸屏(1)的网址设置必须与所述步骤1中CPU模块(2)的网络地址在同一网段；
步骤3、启动时，CPU模块(2)发出数字量速度信号V1，模拟量输入输出模块(6)把V1转换成0-10V的电压模拟量信号发送给变频器(11)，变频器(11)控制变频电机(12)进行运转，此时安装在机械主轴(14)上的主轴编码器(13)将速度信号通过脉冲输入模块(4)传至CPU模块(2)，CPU模块(2)进行计算得到压纹伺服驱动器(9)和送料牵引伺服驱动器(20)的速度，公式如下：
V2＝X1*D1*I/D2
式中，I为传动比，V2为压纹伺服驱动器(9)和送料牵引伺服驱动器(20)的数字量速度，X1为主轴编码器(13)反馈回来的速度信号，D1为印刷版辊(19)的周长，D2为压纹辊(18)的周长，同时也是送料牵引辊(17)的周长，
从上式中得到的数字量速度V2通过通讯模块(3)的第二端口被传送至料牵引辊(17)和压纹辊(18)，保证压纹辊(18)、送料牵引辊(17)线速度与机械主轴(14)上的印刷版辊(19)线速度一致，使整机达到同步运转；
步骤4、所述步骤3中的压纹辊(18)、送料牵引辊(17)和印刷版辊(19)线速度达到一致后，通过压纹辊(18)的相位补偿模式进行套色，根据套色距离计算公式：
S＝V3T，
公式中，S为需要套色的距离，V3为线速度、T为时间，
设定好需要套色的距离S后，通过相位的变化快慢给压纹伺服驱动器(9)原有速度上叠加线速度V3，在对应的时间T里让压纹伺服驱动器(9)额外运行距离S，从而实现精确的套色。
3.根据权利要求2所述的一种机组式电子轴同步机械轴装置的控制方法，其特征在于，所述步骤3中的V1＝V*32767/60。
4.根据权利要求3所述的一种机组式电子轴同步机械轴装置的控制方法，其特征在于，所述V为程序速度，V＝0～60m/min。
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