UV平板打印機(jī)是一種顏料噴繪裝置，用來噴繪各種圖案，完成標(biāo)牌、冰箱貼、手機(jī)外殼等個(gè)性化產(chǎn)品的制造。系統(tǒng)通過運(yùn)動(dòng)控制板卡精確控制兩臺(tái)伺服系統(tǒng)，完成兩軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對圖案的精確打印。SIGRINER辛格林納交流伺服系統(tǒng)源自德國，深耕亞洲。憑借著高精度、高響應(yīng)速度、自整定等優(yōu)點(diǎn)被越來越多的應(yīng)用到工業(yè)控制領(lǐng)域。本文主要介紹SIGRINER辛格林納 Ω6 脈沖型伺服在UV平板打印機(jī)上的應(yīng)用。

圖1 平板打印機(jī)

　　UV平板打印機(jī)如圖所示，由伺服系統(tǒng)與同步帶輪組合傳動(dòng)裝置帶動(dòng)多色顏料噴涂裝置實(shí)現(xiàn)縱向和橫向移動(dòng)，噴繪各種圖案。

圖2 UV平板打印機(jī)噴涂裝置&傳動(dòng)裝置

　　噴涂裝置橫向運(yùn)動(dòng)有較高的加減速切換和高響應(yīng)需求。紅色虛線圈中為噴涂裝置。

圖3 UV平板打印機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

　　預(yù)設(shè)完需要打印的內(nèi)容后，打印機(jī)開始運(yùn)行，首先回裝置的原點(diǎn)位置，在選擇自動(dòng)運(yùn)行后，兩軸和噴涂模塊會(huì)自動(dòng)運(yùn)行往復(fù)打印所有內(nèi)容，直到完成。同時(shí)也可以選擇電動(dòng)運(yùn)行模式，用來對每個(gè)軸進(jìn)行測試。

圖4 系統(tǒng)工藝流程圖 

       電氣系統(tǒng)主要由運(yùn)動(dòng)控制板卡、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、多色噴涂裝置等組成。

圖5 系統(tǒng)電氣系統(tǒng)示意圖

　　X軸和Y軸伺服分別驅(qū)動(dòng)多色噴涂裝置橫向、縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，多色噴涂裝置依據(jù)目標(biāo)圖案噴涂不同的顏色的顏料并控制顏料的用量。

　　本次方案采用Sigriner辛格林納 Ω6s-AP系列脈沖交流伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)配置清單如表1所示。

表1伺服系統(tǒng)配置

　　辛格林納Ω6s-AP系列應(yīng)用于UV平板噴繪的優(yōu)勢:

　　產(chǎn)品性能足夠強(qiáng)勁：速度環(huán)帶寬3.5kHz，電流環(huán)刷新頻率1MHz。

　　Ω6s-AP系列伺服采用16M脈沖控制接口，控制精度可以提升4倍。采用3路16位模擬量指令輸入，可以分辨2mv的電壓變化，控制精度可以提升16倍。

　　輸出動(dòng)力充沛，可輕松應(yīng)對：115%持續(xù)負(fù)載過載，350%瞬時(shí)過載。

　　摩擦補(bǔ)償+過象限凸起抑制，輕松應(yīng)對精密加工，正圓度提高80%。

　　針對噴繪打印現(xiàn)場多電氣干擾、多油污的惡劣應(yīng)用環(huán)境提供全面的安全防護(hù)：獨(dú)立的散熱風(fēng)道+溫度監(jiān)控系統(tǒng)+加厚的UV涂層，通過HASS和HALT實(shí)驗(yàn)中的300多項(xiàng)嚴(yán)苛測試，面對多種嚴(yán)苛環(huán)境依然運(yùn)行穩(wěn)定;產(chǎn)品通過CE認(rèn)證，符合歐美市場相關(guān)設(shè)備安全要求。

　　由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶輪帶著噴涂裝置往返運(yùn)動(dòng)，噴涂裝置在靠近電機(jī)位置受力情況與換向返回時(shí)受力情況不同，較長的運(yùn)行距離和皮帶較軟傳輸性質(zhì)使得只用一組PID無法解決該問題，Ω6s-AP系列伺服系統(tǒng)具有增益切換功能，可設(shè)置兩套增益參數(shù)，正向運(yùn)行和反向運(yùn)行各一組參數(shù)，良好的解決了該問題。

　　Sigriner辛格林納經(jīng)過長期的測試與總結(jié)，定制出一套匹配UV平板噴繪應(yīng)用現(xiàn)場的伺服系統(tǒng)參數(shù)，Ω6s-AP系列系列新開發(fā)的免調(diào)試自動(dòng)整定功能，節(jié)省90%設(shè)備調(diào)試時(shí)間。加工結(jié)果如下圖，達(dá)到客戶的理想需求。

圖6 打印效果

　　方案總結(jié)

　　交流伺服系統(tǒng)的綜合性能決定了uv平板打印機(jī)的印刷速度、印刷精度、印刷穩(wěn)定性，比如伺服的高響應(yīng)性能保證機(jī)械對指令的快速準(zhǔn)確地執(zhí)行，同時(shí)可以通過振動(dòng)抑制來解決高響應(yīng)情況下帶來的共振風(fēng)險(xiǎn);另外如果出現(xiàn)機(jī)械材質(zhì)或安裝問題導(dǎo)致的機(jī)械靜摩擦力或內(nèi)應(yīng)力不一致的情況，可以通過伺服系統(tǒng)的差異化的摩擦力補(bǔ)償來解決;利用伺服的象限突起抑制功能來彌補(bǔ)機(jī)械換向時(shí)候的間隙問題;其他如模型制振，負(fù)載變動(dòng)抑制，增益切換等都有相應(yīng)的應(yīng)用場景。 

        Ω6s-AP系列伺服驅(qū)動(dòng)器以其較高的性價(jià)比、高響應(yīng)性、高精度以及易用性等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于通用的工業(yè)控制場合，除了此次分享的UV平板打印機(jī)的應(yīng)用效果得到客戶認(rèn)可之外，還在工業(yè)機(jī)器人、雕刻機(jī)、LED分光機(jī)等領(lǐng)域都得到了良好的應(yīng)用效果和一致的用戶好評。

　　辛格林納以驅(qū)動(dòng)控制為核心整合相關(guān)接口設(shè)備，提供整體自動(dòng)化控制解決方案，滿足了各個(gè)細(xì)分行業(yè)客戶提品質(zhì)、擴(kuò)產(chǎn)能、降成本的需求。