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。