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全数字直流伺服驱动器在大幅面喷绘机上的应用

  • 发布日期:2009-09-28 浏览次数878

1 引言
随着国内经济的蓬勃发展,广告业也随之迅速发展。如此诱人的市场行情促使广告制作商竞相投资购买户外喷绘设备,从进口喷绘机到国产喷绘机,简直就是遍地开花!因此对大幅面喷绘机性能的要求也越来越高。
大型喷绘设备目前面临的问题包括:如何大幅降低机器成本,让中小城市的客户也买得起;如何让大型喷绘设备提高打印质量,扩大应用范围;如何让伺服电机和伺服驱动器速度跟上喷头的点火频率。目前国内外喷绘机零件供应商正在解决这些难题。
针对喷绘机电机方案,本文重点讲解喷绘机中的送布和小车板相关的选型和应用设计。

2大幅面喷绘机的电机描述

墨泵电机,控制喷头散喷

送布电机,形成自动送布系统;

主轴电机,控制小车板的行程和位置;

3 喷绘机系统设计
3.1 系统架构(如图2)

图2 喷绘机系统架构图

(1)运动控制系统:Konica256控制系统,包括伺服控制卡、喷头控制板、供墨系统板

(2)主轴系统:全数字直流伺服驱动器(PH100DC),(如图3)
主轴电机(PM100DC-100W);

(3)送布系统:全数字直流伺服驱动器(PH100DC),
送布轴电机(PM100DC-100W)

(4)喷头: Konica256

3.2 运动控制板卡和打印软件

3.2.1、运动控制板卡
KONICA256控制系统,包括伺服控制卡、喷头控制板、供墨系统板,主控板为USB接口。

3.2.2、喷绘软件-蒙泰喷绘软件

可接受PostScript文件、TIFF、JPG、EPS图形文件;直接打印输出,速度快捷,自动大幅分块输出。

3.3 送布电机和小车板电机

喷绘机中的电机从功能上分为3类:墨泵电机,送布电机和小车板电机,届于墨泵电机功率小,本文不做重点介绍,只对送布电机和小车板电机的选型应用做详细讲解。
目前喷绘机的送布电机和小车板电机从电机类型上分为步进电机和伺服电机,伺服电机又分为直流有刷电机和交流无刷电机。

步进电机在低速时扭矩大,但步进电机的机构决定了步进电机无法支持600RPM以上的速度,另外,由于步进电机在停机时定位时的缺陷会造成走位误差,已经无法满足现在喷绘机高速高效的要求。
由于伺服电机响应快,速度高,并且定位精度高的特点,现在喷绘机普遍选用这一类电机作为送布电机和小车板控制电机。届于成本的压力,目前在中低速喷绘机上的主流电机为低压直流伺服电机,配套的控制器分别有模拟伺服驱动器和全数字伺服驱动器。模拟伺服驱动器以深圳雷赛科技的DB810A为代表,全数字伺服驱动器厂商国内主要由上海哲佑P系统和深圳雷赛的DCS810系列为代表。由于模拟电路在使用中的漂移性,从而使得模拟伺服驱动器不太适合高速定位的应用。本文着重讲解P系列全数字伺服控制器在喷绘机上的应用举例。

送布系统要求:要求能够正反转,进布和退布速度保持平稳,在停机时自动锁死,防止布滑落。
设计:采用PH100DC伺服驱动器+PM100DC伺服电机,最大输出功率100W,编码器线数为1000PPR,定位精度为正负1个脉冲,锁死电流为6A,响应频率为20KHZ,在24V额定电压下最高速度为2500RPM,额定扭矩0.29Nm。

测试结果:同上位机控制卡保持同步性能较好,走布误差在2个脉冲之内。
小车板控制系统要求:高速响应,最高速达到1.2米/秒,机械减速比为1:6 ,采用PH100DC伺服驱动器+PM100DC伺服电机,定位精度为正负1脉冲,在24V额定电压下最高速度为2500RPM,额定扭矩0.29Nm,轴径8mm。

下面将通过举例介绍如何通过喷头选择电机和驱动器

设计2:喷头电机齿轮直径R=0.0075m,减速轮外圈R1=0.034m,减速轮内圈R2=0.021m,喷头加速时间t=0.3s,喷头质量M=5kg,导轨摩擦力f=20N,喷头打印速度V=1.2m/s,电机与导轨减速比j=6,传动效率η=0.85,

当喷印速度为1.2m/s时,电机所需最大扭矩为0.16Nm,所需转速为2471RPM,PH100DC电机在恒定额定电压下输出扭矩 0.21Nm,转速2500RPM,能够满足

 

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