王 奔，朱龍彪，沈祖軍，陳小林

（1.南通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇南通226019；2.如皋中羅印刷機(jī)械有限公司，江蘇如皋226553）

印刷業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，印刷 產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活領(lǐng)域［1］。印刷機(jī)作為印刷的關(guān)鍵設(shè)備，其設(shè)計(jì)與制造水平隨著印刷業(yè)的發(fā)展不斷提高。輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)是一種采用間接印刷方式的平版印刷機(jī)，印刷時(shí)先將印版上的圖文印到橡皮布滾筒上，再通過(guò)滾筒轉(zhuǎn)印到承印物上。由于具有印刷速度快、印刷效率高、印刷質(zhì)量好、印刷周期短和印版制作成本低等優(yōu)點(diǎn)，輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)被廣泛應(yīng)用于書(shū)刊、報(bào)紙、發(fā)票和薄膜等印刷品上［2-3］。德國(guó)、日本和荷蘭等發(fā)達(dá)國(guó)家擁有完整、獨(dú)立的現(xiàn)代化印刷機(jī)械體系，其印刷設(shè)備的自動(dòng)化程度普遍較高。例如：德國(guó)曼羅蘭公司的UNⅠSET系列輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)采用無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)，其最高印刷速度可達(dá)80 000份/h，印版滾筒的轉(zhuǎn)速可達(dá)40 000 r/h；日本三菱公司的DⅠAMOND3000TP雙面印刷機(jī)的套色精度可達(dá)0.04 mm。近年來(lái)，我國(guó)印刷機(jī)械的研發(fā)也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，涌現(xiàn)了一批以陜西北人印刷機(jī)械有限責(zé)任公司和天津長(zhǎng)榮科技集團(tuán)股份有限公司為代表的實(shí)力強(qiáng)勁的大型印刷機(jī)企業(yè)［4-5］。其中，天津長(zhǎng)榮科技集團(tuán)股份有限公司推出的MKR983卷筒紙印刷機(jī)的機(jī)速最高可達(dá)350 m/min，處于行業(yè)領(lǐng)先水平。但是，國(guó)內(nèi)許多中小型印刷機(jī)械公司由于科研能力較弱，其生產(chǎn)的印刷設(shè)備多采用德國(guó)力士樂(lè)、西門(mén)子以及奧地利貝加萊等公司的無(wú)軸控制系統(tǒng)，這些控制系統(tǒng)的硬件價(jià)格昂貴，且操作和維修都不夠方便［6］。同時(shí)，由于受技術(shù)水平限制，國(guó)內(nèi)中小型印刷機(jī)械公司生產(chǎn)的印刷設(shè)備也無(wú)法滿足高速、高效率的平穩(wěn)運(yùn)行要求，且無(wú)法解決高速運(yùn)行下套色精度不高的問(wèn)題。這主要是由印刷過(guò)程中印刷速度和紙卷外徑的變化、機(jī)械振動(dòng)、紙卷外圓不規(guī)則及卷芯偏心等導(dǎo)致的張力改變以及印刷軸之間同步性較差等引起的［7-9］。

為解決現(xiàn)有輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)存在的技術(shù)瓶頸，提高其印刷速度和套色精度，研制開(kāi)發(fā)了一種基于國(guó)產(chǎn)運(yùn)動(dòng)控制器的LYP1050 輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)控制系統(tǒng)，重點(diǎn)對(duì)其多軸同步控制、閉環(huán)速度和收卷錐度張力控制以及自動(dòng)套色控制方法進(jìn)行研究，并通過(guò)套色試驗(yàn)對(duì)該控制系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，旨在為國(guó)產(chǎn)輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)的高精度、高效率印刷提供有效指導(dǎo)。

1 LYP1050 輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工藝流程

1.1 基本結(jié)構(gòu)

LYP1050 輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)主要由放卷單元、輸入牽引單元、印刷單元（由4個(gè)印刷色組組成）、翻轉(zhuǎn)糾偏單元、輸出牽引單元、裁切單元、收紙單元以及收卷單元等組成（如圖1所示），其各印刷色組采用獨(dú)立伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，無(wú)機(jī)械耦合關(guān)系，即無(wú)軸（電子軸）傳動(dòng)［10］。

圖1 LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)結(jié)構(gòu)組成Fig.1 Structure composition of LYP1050 rotary offset press

在LYP1050 輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)中，放卷單元主要包括新、舊紙卷，儲(chǔ)紙架，控制裝置和粘結(jié)裝置等，其作用是將快用完的舊紙卷的紙帶準(zhǔn)確粘在新紙帶上，在不停機(jī)狀態(tài)下完成接紙工作。輸入牽引單元負(fù)責(zé)將紙帶送入印刷色組Ⅰ，其核心部件是由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的輸入牽引輥，可通過(guò)調(diào)節(jié)輸入牽引輥的速度來(lái)改變紙帶張力。在紙帶進(jìn)入印刷色組Ⅰ前，利用超聲波糾偏傳感器（ES100）來(lái)檢測(cè)紙帶邊緣位置，輸入牽引單元中的糾偏裝置根據(jù)超聲波糾偏傳感器檢測(cè)到的偏斜信號(hào)來(lái)調(diào)整紙帶，使紙帶回到正確的位置和方向上，以持續(xù)向印刷色組Ⅰ供應(yīng)紙帶。翻轉(zhuǎn)糾偏單元由導(dǎo)紙輥、轉(zhuǎn)向輥和中間糾偏裝置等組成，當(dāng)進(jìn)行雙面印刷時(shí)，紙帶由2 個(gè)相互垂直放置的轉(zhuǎn)向輥實(shí)現(xiàn)180°翻轉(zhuǎn)，之后經(jīng)中間糾偏裝置進(jìn)入印刷色組Ⅲ和印刷色組Ⅳ，以完成反面印刷。根據(jù)不同工藝需求，輸出牽引單元將印刷好的紙帶從印刷色組Ⅳ中引出至裁切單元或收卷單元。若印刷好的紙帶進(jìn)入裁切單元，則裁切單元負(fù)責(zé)把紙帶裁切成單張紙，并將其送入收紙單元。收紙單元由主、副收紙臺(tái)組成，主收紙臺(tái)先接收裁切好的單張紙，副收紙臺(tái)在主收紙臺(tái)收滿紙后接著進(jìn)行收紙工作，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)收紙。若印刷好的紙帶進(jìn)入收卷單元，則收卷單元直接用卷筒卷取紙帶。輸出牽引單元的輸出牽引輥與裁切單元的裁切滾筒均由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，收卷單元的收卷輥由變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

LYP1050 輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)的4 個(gè)印刷色組均由輸墨裝置、潤(rùn)濕裝置和印刷裝置組成。為了方便調(diào)節(jié)水、墨量，水輥和墨輥由獨(dú)立的交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)主控制器和變頻器的控制可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。各印刷裝置中的印版滾筒均由獨(dú)立的伺服電機(jī)控制，其位置和速度可單獨(dú)控制，這在很大程度上縮短了對(duì)版時(shí)間，且保證了各印刷色組之間的同步性［11］。

1.2 工藝流程

LYP1050 輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)的工藝流程如圖2 所示。首先，通過(guò)放卷單元進(jìn)行不停機(jī)放卷，紙帶在輸入牽引單元的連續(xù)牽引以及自動(dòng)糾偏下依次進(jìn)入印刷色組Ⅰ和Ⅱ，以進(jìn)行正面印刷；然后，完成正面印刷的紙帶經(jīng)翻轉(zhuǎn)糾偏單元翻轉(zhuǎn)糾偏后進(jìn)入印刷色組Ⅲ和Ⅳ，以進(jìn)行反面印刷；最后，完成雙面印刷的紙帶在輸出牽引單元的牽引下進(jìn)入裁切單元或收卷單元，以完成裁切或收卷，裁切好的單張紙進(jìn)入收紙單元以完成收紙工作。

圖2 LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)的工藝流程Fig.2 Process flow of LYP1050 rotary offset press

2 LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由主控制器、以太網(wǎng)交換機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)單元、變頻調(diào)速單元、人機(jī)交互單元以及輸入/輸出單元等組成，其中輸入/輸出單元包括數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊。LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)控制系統(tǒng)采用國(guó)產(chǎn)匯川AC810運(yùn)動(dòng)控制器作為主控制器，其具備良好的運(yùn)動(dòng)控制性能；采用EtherCAT通信型ⅠS810N 系列伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制伺服電機(jī)；采用EtherCAT作為現(xiàn)場(chǎng)總線，實(shí)現(xiàn)主控制器與伺服驅(qū)動(dòng)單元之間的通信；采用匯川MD330H張力控制專用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)紙卷收放的張力控制；采用MD500T矢量變頻器實(shí)現(xiàn)水輥、墨輥的變頻調(diào)速，變頻器與主控制器之間基于MODBUS RTU通信協(xié)議進(jìn)行信息交互；采用匯川ⅠT6000系列觸摸屏作為人機(jī)交互界面（human machine interface），并在匯川ⅠnoTouchPad 組態(tài)軟件中對(duì)觸摸屏界面進(jìn)行組態(tài)、編譯、調(diào)試以及上/下載等操作；采用匯川AM600系列數(shù)字量及模擬量輸入/輸出模塊獲取各傳感器的信號(hào)，并對(duì)相應(yīng)的元器件進(jìn)行控制。采用臺(tái)達(dá)DⅤS-016W01型以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)不同通信協(xié)議間的數(shù)據(jù)交互。LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)控制系統(tǒng)各硬件結(jié)構(gòu)的具體型號(hào)如表1所示。

3 LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)控制方法設(shè)計(jì)

3.1 多軸同步控制

LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)在每個(gè)印刷周期內(nèi)進(jìn)行印刷工作時(shí)，4個(gè)印刷色組的印刷軸、輸入/輸出牽引輥與裁切滾筒之間需保持精確的同步運(yùn)行［12-15］。因此，各軸、輥和滾筒采用獨(dú)立的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。利用匯川AC810運(yùn)動(dòng)控制器中電子齒輪功能塊設(shè)立虛擬主軸的方法實(shí)時(shí)發(fā)出同步運(yùn)行指令，并通過(guò)EtherCAT通信協(xié)議傳送給伺服驅(qū)動(dòng)器，以實(shí)現(xiàn)虛擬主軸與各印刷軸的電子齒輪耦合，從而實(shí)現(xiàn)印刷過(guò)程中的多軸同步運(yùn)行。

通過(guò)匯川PC（personal computer，個(gè)人計(jì)算機(jī)）端編程軟件ⅠnoProShop編寫(xiě)代碼，在匯川AC810運(yùn)動(dòng)控制器內(nèi)部完成虛擬主軸的創(chuàng)建。將各印刷軸看作從軸，通過(guò)電子齒輪功能塊MC_GearⅠn設(shè)定虛擬主軸和印刷從軸的電子齒輪比，以實(shí)現(xiàn)虛擬主軸與各印刷從軸之間的速度耦合，完成多軸同步控制。電子齒輪功能塊MC_GearⅠn如圖4所示，其中“Master”表示虛擬主軸，“Slave”表示印刷從軸，“RatioNumerator”與“RatioDenominator”分別表示虛擬主軸與印刷從軸的電子齒輪比的分子和分母，各印刷從軸的同步速度可根據(jù)該電子齒輪比確定。輸入/輸出牽引輥和裁切滾筒跟隨虛擬主軸速度，同樣采用電子齒輪耦合控制。

利用電子齒輪功能塊MC_GearⅠn輸入虛擬主軸與各印刷從軸的電子齒輪比之后，可通過(guò)調(diào)節(jié)虛擬主軸的速度來(lái)調(diào)節(jié)印刷從軸的速度，即能夠非常容易地實(shí)現(xiàn)主、從軸之間的同步控制［15］。虛擬主軸同步控制原理如圖5所示，LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)整機(jī)的速度由虛擬主軸控制。此外，電子齒輪功能塊MC_GearⅠn還可通過(guò)位置補(bǔ)償法來(lái)糾正印刷從軸的位置偏差。根據(jù)電子齒輪同步規(guī)則，假設(shè)虛擬主軸的給定位置為X1，印刷從軸的理想位置為Xm，其滿足X1/Xm=i（i為虛擬主軸與印刷從軸的電子齒輪比）；伺服電機(jī)編碼器反饋的印刷從軸位置為X2，則印刷從軸的位置補(bǔ)償量ΔX =X2-Xm。

圖3 LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)Fig.3 Hardware structure of control system of LYP1050 rotary offset press

表1 LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)型號(hào)Table 1 Hardware structure type of control system of LYP1050 rotary offset press

圖4 電子齒輪功能塊MC_GearInFig.4 Electronic gear function block MC_GearⅠn

圖5 虛擬主軸同步控制原理Fig.5 Ⅴirtual spindle synchronization control principle

3.2 張力控制

在LYP1050 輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)印刷過(guò)程中，紙帶張力會(huì)因紙卷形狀、印刷速度以及紙卷直徑等變化而變化［16-17］，尤其在高速印刷時(shí)，紙帶張力的波動(dòng)更為明顯。紙帶張力波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致圖像套色不準(zhǔn)。因此，為滿足輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)印刷質(zhì)量、效率及可靠性的要求，必須確保張力控制的穩(wěn)定性。

LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)的張力控制是通過(guò)控制紙帶線速度恒定來(lái)實(shí)現(xiàn)張力穩(wěn)定。采用匯川AC810運(yùn)動(dòng)控制器來(lái)控制紙帶線速度：在接收到輸入/輸出牽引單元及收/放卷單元的擺桿電位器的反饋信號(hào)后，執(zhí)行PⅠD（proportion integration differentiation，比例積分微分）控制并計(jì)算紙卷直徑，同時(shí)將計(jì)算結(jié)果以模擬量的形式傳送給MD330H 張力專用變頻器與ⅠS810N伺服驅(qū)動(dòng)器。

放卷單元的閉環(huán)速度張力控制原理如圖6所示，其中虛擬主軸的線速度為v。匯川AC810 運(yùn)動(dòng)控制器通過(guò)MODBUS RTU 通信協(xié)議向MD330H 變頻器傳輸線速度信號(hào)。變頻器基于線速度v實(shí)時(shí)計(jì)算紙卷直徑R，并根據(jù)v=ω1R（紙卷角速度ω1=2πf1）計(jì)算同步頻率f1；MD330H變頻器的AⅠ1通道接收擺桿電位器反饋的張力信號(hào)后，基于同步頻率f1，利用PⅠD算法計(jì)算補(bǔ)償頻率f2，以控制MD330H變頻器的輸出頻率fg（fg=f1+f2）。

圖6 閉環(huán)速度張力控制原理Fig.6 Closed loop speed tension control principle

收卷單元收卷時(shí)的張力控制相對(duì)于放卷單元放卷時(shí)的張力控制僅增加了錐度控制。收卷張力隨紙卷直徑的增大而減小，其錐度控制的數(shù)學(xué)模型為：

式中：F 為實(shí)際收卷張力，N；F0為設(shè)定的收卷張力，N；K 為錐度系數(shù)，%；D0為收卷輥直徑，mm，D0=100 mm；D為當(dāng)前紙卷直徑，mm。

通過(guò)設(shè)置不同的K來(lái)控制收卷張力的遞減程度，從而滿足不同性能的印刷材料對(duì)收卷張力的要求。

輸入/輸出牽引單元同樣采用閉環(huán)速度張力控制，即由匯川AC810運(yùn)動(dòng)控制器編寫(xiě)相應(yīng)的功能塊，根據(jù)虛擬主軸速度計(jì)算輸入/輸出牽引輥的同步速度。同時(shí)，張力傳感器實(shí)時(shí)反饋張力，匯川AC810運(yùn)動(dòng)控制器基于張力給定值和張力反饋值的偏差，利用PⅠD算法計(jì)算補(bǔ)償速度（輸入/輸出牽引速度=同步速度+補(bǔ)償速度）。

3.3 自動(dòng)套色控制

LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)的套色精度取決于套色誤差的檢測(cè)精度［18-19］。為實(shí)現(xiàn)各印刷色組的前后、左右四色套印，傳統(tǒng)膠印設(shè)備采用手動(dòng)套色方法，即通過(guò)人工觀察各印刷色組的色標(biāo)位置偏差，手動(dòng)疊加適當(dāng)?shù)奈恢醚a(bǔ)償量，并通過(guò)AC810 運(yùn)動(dòng)控制器中的MC_MoveSuperⅠmposed 功能塊進(jìn)行位置補(bǔ)償，此時(shí)位置補(bǔ)償量=目標(biāo)位置-實(shí)際位置+手動(dòng)補(bǔ)償量，其中目標(biāo)位置為印刷軸的理論位置。由于手動(dòng)套色效率低，且對(duì)印刷人員的要求比較高，難以滿足印刷速度和套色精度要求，本文提出一種基于光電眼色標(biāo)傳感器的自動(dòng)套色方案，其基本思想是色標(biāo)位置偏差補(bǔ)償，可以準(zhǔn)確檢測(cè)相鄰兩色的套色誤差。

光電眼色標(biāo)傳感器安裝在印刷色組（除印刷色組Ⅰ之外）前側(cè)，印刷色組Ⅰ用于刊印黑色色標(biāo)，其余印刷色組刊印不同顏色的色標(biāo)。通過(guò)光電眼色標(biāo)傳感器檢測(cè)紙帶邊緣的色標(biāo)位置，當(dāng)檢測(cè)到色標(biāo)時(shí)，將獲得的色標(biāo)信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，并通過(guò)高速輸入模塊DⅠ將其傳送至匯川AC810運(yùn)動(dòng)控制器中。然后，匯川AC810運(yùn)動(dòng)控制器調(diào)用探針功能指令HC_Probe-Control讀取并保存印刷軸的實(shí)際位置Lact，并與目標(biāo)位置Ltar（標(biāo)定的色標(biāo)參考位置）進(jìn)行比較。若兩者不一致，則對(duì)印刷軸進(jìn)行位置偏差補(bǔ)償。此時(shí)，色標(biāo)位置偏差量ΔL=目標(biāo)位置Ltar-實(shí)際位置Lact。色標(biāo)位置偏差補(bǔ)償方法如圖7 所示，匯川AC810 運(yùn)動(dòng)控制器利用位置疊加指令MC_MoveSuperⅠmposed 將位置偏差量ΔL與采集到的印刷軸實(shí)際位置Lact疊加，從而控制伺服電機(jī)以調(diào)節(jié)印刷軸的相對(duì)位置，從而保證不同印刷色組色標(biāo)之間位置的一致性。自動(dòng)套色控制原理如圖8所示。

圖7 色標(biāo)位置偏差補(bǔ)償方法Fig.7 Color mark position deviation compensation method

圖8 自動(dòng)套色控制原理Fig.8 Automatic registration control principle

4 LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)

基于編程軟件ⅠnoProShop，采用ST（structured text，結(jié)構(gòu)化文本）編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)LYP1050 輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)控制系統(tǒng)的下位機(jī)程序，主要包括主控制程序、收放卷變頻控制程序、輸入/輸出牽引伺服控制程序、紙帶翻轉(zhuǎn)控制程序、收紙臺(tái)升降電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制程序以及故障處理程序等。其中，主控制程序用于實(shí)現(xiàn)LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)的參數(shù)初始化、啟停、待機(jī)、版長(zhǎng)設(shè)定、勻墨、洗墨、穿紙、加減速控制、預(yù)套準(zhǔn)以及印刷軸數(shù)選擇等功能，其流程如圖9所示。

圖9 LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)控制系統(tǒng)主控制程序流程Fig.9 Main control program flow of LYP1050 rotary offset press control system

4.2 人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)

LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)采用匯川ⅠT6000系列觸摸屏作為人機(jī)交互界面，包括主操作觸摸屏和各印刷色組操作屏。匯川ⅠT6000 系列觸摸屏支持MODBUS RTU通信協(xié)議，可自動(dòng)、高效地與匯川AC810運(yùn)動(dòng)控制器通信。根據(jù)LYP1050 輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)的操作需求，設(shè)計(jì)的主操作觸摸屏界面主要由登錄界面、主界面（見(jiàn)圖10）、參數(shù)設(shè)置界面、系統(tǒng)報(bào)警界面、套色控制界面、氣缸順序調(diào)整界面、張力曲線顯示界面以及扭矩曲線顯示界面等組成，各界面的功能如表2所示。

圖10 LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)主操作觸摸屏主界面Fig.10 Main interface of LYP1050 rotary offset press main operation touch screen

表2 LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)主操作觸摸屏界面及其功能Table 2 LYP1050 rotary offset press main operation touch screen interface and its functions

印刷色組觸摸屏可以實(shí)現(xiàn)印刷單元中4個(gè)印刷色組的獨(dú)立操作。各印刷色組操作屏界面主要包含功能顯示界面、印刷速度控制界面、水/墨輥控制界面、印版位置調(diào)整界面、工藝配方設(shè)置界面和氣缸狀態(tài)顯示界面等。其中，功能顯示界面上設(shè)有10個(gè)按鈕，用于各運(yùn)行界面的進(jìn)入與切換，如圖11所示。

圖11 LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)印刷色組觸摸屏功能顯示界面Fig.11 Function display interface of LYP1050 rotary offset press printing color group touch screen

5 LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)套色試驗(yàn)

套色精度是最能直觀評(píng)價(jià)LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)控制系統(tǒng)性能的指標(biāo)。因此，以幅面寬度為1 050 mm的卷筒紙為承印材料，開(kāi)展套色試驗(yàn)。LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)樣機(jī)的工藝參數(shù)如表3所示。以LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)印刷色組Ⅰ的印刷色為基準(zhǔn)，連續(xù)采集印刷色組Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ的套色誤差，每個(gè)印刷色組各采集20個(gè)數(shù)據(jù)。利用MATLAB軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并繪制套色誤差曲線，結(jié)果如圖12所示。

表3 LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)樣機(jī)工藝參數(shù)Table 3 Process parameters of LYP1050 rotary offset press prototype

圖12 LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)樣機(jī)的套色誤差曲線Fig.12 Registration error of LYP1050 rotary offset press prototype

由圖12 可知，LYP1050 輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)樣機(jī)各印刷色組的套色誤差曲線的波動(dòng)趨勢(shì)大體相同，各印刷色組的初始套色誤差的波動(dòng)幅度較大。這主要是因?yàn)長(zhǎng)YP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)剛開(kāi)始工作時(shí)正處于加速狀態(tài)，印刷速度變化導(dǎo)致印刷色組的張力發(fā)生波動(dòng)；當(dāng)經(jīng)過(guò)11 個(gè)采樣周期后，LYP1050 輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)的印刷速度已穩(wěn)定，其印刷色組套色誤差的波動(dòng)幅度明顯減小。此外，在印刷過(guò)程中，印刷色組Ⅱ，Ⅲ的張力波動(dòng)會(huì)影響印刷色組Ⅳ的套色誤差，因此印刷色組Ⅳ較其他2個(gè)印刷色組的套色精度要低一些。在整個(gè)采樣周期過(guò)程中，除印刷色組Ⅳ在個(gè)別采樣周期的套色誤差略超過(guò)±0.05 mm 外，其他印刷色組的套色誤差都維持在±0.05 mm以內(nèi)，完全滿足膠印設(shè)備套色要求。

6 結(jié) 論

針對(duì)LYP1050 輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)，主要分析了其印刷工藝流程，完成了其整體硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并結(jié)合匯川組態(tài)軟件ⅠnoTouchPad和編程軟件ⅠnoProShop，設(shè)計(jì)了基于匯川AC810運(yùn)動(dòng)控制器的控制系統(tǒng)軟件。采用電子齒輪功能塊，實(shí)現(xiàn)了多軸同步運(yùn)動(dòng)；采用閉環(huán)速度張力控制方法，實(shí)現(xiàn)了收/放卷單元和輸入/輸出牽引單元的張力控制；提出了一種基于色標(biāo)位置偏差補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)套色控制方法，有效解決了印刷設(shè)備在高速運(yùn)行狀態(tài)下套色精度不高的問(wèn)題。最后通過(guò)套色試驗(yàn)對(duì)所設(shè)計(jì)的LYP1050輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明，在卷筒紙幅面寬度為1 050 mm、印刷速度為300 m/min 的情況下，LYP1050 輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)樣機(jī)的套色精度為±0.05 mm，達(dá)到預(yù)定的套色精度要求。所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平較高，可極大地提升膠印機(jī)印刷效率和有效降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。