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OMRONNJ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。