罗升同步控制器与直接驱动马达在全自动不干胶印刷机中的应用与调试

• 关键词： 罗升横河DD马达 罗升同步控制器， 色标，高精度|罗升同步控制器与直接驱动马达在全自动不干胶印刷机中的应用与调试||赵琦|天津罗升企业有限公司 伺服产品处| 运动控制
• 摘要：介绍罗升同步控制器SPC-007技术特点，与罗升横河DD马达的技术特点。介绍不干胶印刷机电气构架以及同步控制器SPC-007与横河DD马达在不干胶印刷机上的应用，并展望了不干胶印刷机在国内的市场。

0 前言
标签主要应用于装饰、信息、识别、防伪、储运等五大领域。标签应用较多的行业和产品主要有：日化、化妆品、电子家电、医药、日用品、食品及饮料、超市零售和物流，工业相关产品、安全、防伪相关产品、环保相关产品等。据有关资料显示：全球标签市场发展迅速，2007年全球标签销售额预计达到620亿美元，近30年来每年增长5%~7%，各种标签产量达到330亿平方米，其中欧洲已超过10亿平方米，人均消费为15平方米。美国每年增长5%，日本每年增长3%~5%，中国、拉美地区、欧洲东部增长速度最快，为15%~20%。全自动商标印刷机在国外印标机市场是主流产品，在国内也被越来越多地投入生产。为了提高印刷速度与精度，使得设备便于维护与维修，很多标签印刷设备生产厂商都选用直接驱动马达与同步控制器。1 罗升SPC-007同步控制器产品特点
罗升SPC-007同步控制器（图1）是为标签印刷机设备专门开发的同步控制器，控制器可以对标记间隔变化的能够自动更新进给长度予以随动，保持停止精度。也可与上下动作的印刷滚等工具同步。具有保持工具的周期时间和进给所需的时间之稳定比率的功能，工具的周期时间变动后，进给速度自动更新，能防止在印刷材料的进给途中与工具啮合。图2是SPC-007与控制界面、驱动设备的电气连接图。

图1 罗升SPC-007 同步控制器

图2 罗升SPC-007 控制连接图
2 罗升横河DD马达技术特点
在标签印刷设备上使用DD马达，主要是关于DD马达高精度、高刚性、高速度等特性：
间隙误差被消除。普通的传动机构由于有减速机、联轴器、齿轮、皮带或丝杠等中间环节，间隙误差是肯定无法避免的，尤其是对于长时间运转所造成的机械磨损更是无法补偿。DD马达恰恰能很好的解决以上的问题，由于DD直接驱动的安装方式（图3），误差被减为最少；而且它的伺服特性也可以随时修正误差，达到最理想的控制精度。

图3 罗升横河DD马达直接驱动与伺服+减速机驱动结构比较
高解析度和高定位精度。DYNASERV DD马达选配的编码器分辨率很高，DM1B-045的解析度为655,360PPR（DM1A系列 达到4096000PPR），电器控制精度高，已经超过普通伺服的控制精度1个数量级。由于制作相当精密，最终的精度控制一般可以达到2秒以内。
罗升横河DD马达的驱动结构（图4）决定了它的高刚性，结构紧凑，使用效率高。DD 马达的刚性很强，与负载结合后特性很硬，对于其驱动器要求更高。最新型的DYNASERV驱动器可以提供在线增益调试和共振滤波。马达中空独特设计不但减轻了自身惯量，也给客户提供了更多的安装形式。组合后的机械结构会更加紧凑，使用效率比较其他方式最高。

图4 DD马达驱动结构永磁式定子
罗升横河DD马达的相对转速比较低，额定转速基本在60rpm~240rpm之间，但是这里的转速是最终在转台上的转速，相对比普通伺服+减速机的构架，在最终转速上也是非常有优势。在保持转速的同时DD马达保持了高的输出扭力，由于采用永磁定子，因此在额定转速内罗升横河DD马达的扭力输出曲线能够保持平滑线性特性（图5）。

图5 DD马达 转速-扭矩输出特性
罗升横河的GIII驱动器采用了I-PD控制方式，同样带宽的电流环，采用I-PD控制的GIII驱动器达到10Hz带宽的位置环，与传统的PID控制方式相比，减小了2.5倍的速度带宽。这个特点决定了马达的高刚性（位置带宽）。

图6 横河GIII驱动器控制控制图
3 罗升同步控制器SPC-007与罗升横河DD马达产品在不干胶印刷机的应用
不干胶商标印刷机采用平压式结构设计，主要完成工艺：送纸，印刷（二次套印），压凸，烫金，裁切或收卷，计数。印刷速度为60-180次/分钟。一次印刷测定值<0.03mm，二次套印测定值<0.035mm（统计值）。DD马达主要用于驱动辊的拖动，由控制原理图7所视，1次印刷时单轴控制器SPC007控制DD马达的行走长度和速度，印版上下印色；二次套印时，色标传感器扫描Mark点，通知SPC007以追Mark模式控制DD运动，印版上下套色。行走距离和速度的设定可由上位指拨开关或人机界面来完成。比较旧型机种，节省了人力，尤其针对套色问题，完全是由控制器来完成。避免了机械误差所造成经常作机械调整的工作，大大提高了工作效率。并且维护简单，设备安全性好。

图7 DD马达+SPC-007控制原理图
罗升横河GIII驱动器的示波器功能（图8）可以显示出实施抓取的实时速度命令与实际速度，从而可以分析出共振点的频率，加适当的滤波器，可以实现最优位置控制。图8是在东莞万鸿机械调试不干胶印刷机时候实时抓取的波形图。

图8 GIII驱动器示波器功能4 结论
目前，国产较高档次的标签产品基本上可满足国内三资企业和大型国企的需要，但是近年来，中国标签市场对高档次、可自动贴标的不干胶标签机需求量迅速增多，国内的一些大印刷厂家陆续引进了先进的凸版和柔版标签印刷设备来满足市场需求。而中国本土化的标签印刷设备在技术、性能上相对国外产品有一定的差距，使得一些拥有先进技术装备的国外专业标签印刷设备厂商瞄准这一商机，纷纷将设备打入中国市场甚至在中国投资建厂。但为了夺回这一标签印刷市场，国内不干胶标签印刷设备生产商也在加大研发力度向高档次领域发展。罗升企业以引进先进技术，提升制造业水平为使命，最早将罗升横河DD马达引进到台湾的不干胶设备生产厂商，并形成规模生产，国内厂商也在逐步应用此项技术。随着国内经济快速发展，越来越多的高新技术被应用到工业领域。罗升公司希望架起技术的桥梁，更多地将国外成熟的应用技术提供给行业中人分享。参考文献
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