全數字直流伺服驅動(dòng)器在大幅面噴繪機上的應用
摘 要：本文主要介紹全數字直流伺服驅動(dòng)器在噴繪機上的應用。
關(guān)鍵詞：伺服驅動(dòng)器 噴繪機
1 引言
隨著(zhù)國內經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，廣告業(yè)也隨之迅速發(fā)展。如此誘人的市場(chǎng)行情促使廣告制作商競相投資購買(mǎi)戶(hù)外噴繪設備，從進(jìn)口噴繪機到國產(chǎn)噴繪機，簡(jiǎn)直就是遍地開(kāi)花！因此對大幅面噴繪機性能的要求也越來(lái)越高。
大型噴繪設備目前面臨的問(wèn)題包括：如何大幅降低機器成本，讓中小城市的客戶(hù)也買(mǎi)得起；如何讓大型噴繪設備提高打印質(zhì)量，擴大應用范圍；如何讓伺服電機和伺服驅動(dòng)器速度跟上噴頭的點(diǎn)火頻率。目前國內外噴繪機零件供應商正在解決這些難題。
針對噴繪機電機方案，本文重點(diǎn)講解噴繪機中的送布和小車(chē)板相關(guān)的選型和應用設計。
2大幅面噴繪機的電機描述（圖一）
圖一 噴繪機
墨泵電機，控制噴頭散噴
送布電機，形成自動(dòng)送布系統；
主軸電機，控制小車(chē)板的行程和位置；
3 噴繪機系統設計
3.1 系統架構（如圖2）
圖2 噴繪機系統架構圖
（1）運動(dòng)控制系統：KONICA256控制系統，包括伺服控制卡、噴頭控制板、供墨系統板
（2）主軸系統：全數字直流伺服驅動(dòng)器（PH100DC），（如圖3）
主軸電機（PM100DC-100W）；
（3）送布系統：全數字直流伺服驅動(dòng)器（PH100DC），
送布軸電機（PM100DC-100W）
（4）噴頭： KONICA256
3.2 運動(dòng)控制板卡和打印軟件
3.2.1、運動(dòng)控制板卡
KONICA256控制系統，包括伺服控制卡、噴頭控制板、供墨系統板，主控板為USB接口。
3.2.2、噴繪軟件－蒙泰噴繪軟件
可接受PostScript文件、TIFF、JPG、EPS圖形文件；直接打印輸出，速度快捷，自動(dòng)大幅分塊輸出。
3.3 送布電機和小車(chē)板電機
噴繪機中的電機從功能上分為3類(lèi)：墨泵電機，送布電機和小車(chē)板電機，屆于墨泵電機功率小，本文不做重點(diǎn)介紹，只對送布電機和小車(chē)板電機的選型應用做詳細講解。
目前噴繪機的送布電機和小車(chē)板電機從電機類(lèi)型上分為步進(jìn)電機和伺服電機，伺服電機又分為直流有刷電機和交流無(wú)刷電機。
步進(jìn)電機在低速時(shí)扭矩大，但步進(jìn)電機的機構決定了步進(jìn)電機無(wú)法支持600RPM以上的速度，另外，由于步進(jìn)電機在停機時(shí)定位時(shí)的缺陷會(huì )造成走位誤差，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現在噴繪機高速高效的要求。
由于伺服電機響應快，速度高，并且定位精度高的特點(diǎn)，現在噴繪機普遍選用這一類(lèi)電機作為送布電機和小車(chē)板控制電機。屆于成本的壓力，目前在中低速?lài)娎L機上的主流電機為低壓直流伺服電機，配套的控制器分別有模擬伺服驅動(dòng)器和全數字伺服驅動(dòng)器。模擬伺服驅動(dòng)器以深圳雷賽科技的DB810A為代表，全數字伺服驅動(dòng)器廠(chǎng)商國內主要由上海哲佑P系統和深圳雷賽的DCS810系列為代表。由于模擬電路在使用中的漂移性，從而使得模擬伺服驅動(dòng)器不太適合高速定位的應用。本文著(zhù)重講解P系列全數字伺服控制器在噴繪機上的應用舉例。
送布系統要求：要求能夠正反轉，進(jìn)布和退布速度保持平穩，在停機時(shí)自動(dòng)鎖死，防止布滑落。
設計：采用PH100DC伺服驅動(dòng)器＋PM100DC伺服電機，最大輸出功率100W，編碼器線(xiàn)數為1000PPR，定位精度為正負1個(gè)脈沖，鎖死電流為6A，響應頻率為20KHZ，在24V額定電壓下最高速度為2500RPM，額定扭矩0.29Nm。
測試結果：同上位機控制卡保持同步性能較好，走布誤差在2個(gè)脈沖之內。
小車(chē)板控制系統要求：高速響應，最高速達到1.2米/秒，機械減速比為1：6 ，采用PH100DC伺服驅動(dòng)器＋PM100DC伺服電機，定位精度為正負1脈沖，在24V額定電壓下最高速度為2500RPM，額定扭矩0.29Nm，軸徑8mm。
下面將通過(guò)舉例介紹如何通過(guò)噴頭選擇電機和驅動(dòng)器
設計2：噴頭電機齒輪直徑R=0.0075m，減速輪外圈R1=0.034m，減速輪內圈R2=0.021m，噴頭加速時(shí)間t=0.3s，噴頭質(zhì)量M=5kg，導軌摩擦力f=20N，噴頭打印速度V=1.2m/s，電機與導軌減速比j=6，傳動(dòng)效率η=0.85，
當噴印速度為1.2m/s時(shí)，電機所需最大扭矩為0.16Nm，所需轉速為2471RPM，PH100DC電機在恒定額定電壓下輸出扭矩 0.21Nm，轉速2500RPM，能夠滿(mǎn)足高速要求。
電機從0加速至2475RPM時(shí)間為0.3s,小車(chē)板在移動(dòng)過(guò)程中穩定無(wú)振動(dòng)，小車(chē)板靜止時(shí)保持力度足夠大。
系統測試結論：對于噴頭軸和進(jìn)布軸伺服性能的要求主要是伺服系統有較高的動(dòng)態(tài)響應及較高的定位精度。全數字直流伺服驅動(dòng)器基于專(zhuān)用運動(dòng)控制器DSP 和高效MOSFET等先進(jìn)技術(shù)的硬件平臺，有著(zhù)高速度頻率響應，具有共振抑制功能，可以精確調諧，消除震動(dòng)；控制精度可以達到1個(gè)脈沖，最大的輸入頻率可以達到250Kpps，這都很好的保證了進(jìn)布軸所需驅動(dòng)的要求。對于主軸伺服要求有快速的啟停特性和穩定的速度控制，全數字直流伺服驅動(dòng)器是基于DSP的硬件控制，具有開(kāi)放式的參數調整接口，可以根據用戶(hù)的使用情況進(jìn)行參數的設置。這些特點(diǎn)是步進(jìn)電機系統和模擬伺服系統所不能比擬的。
4結束語(yǔ)
隨著(zhù)噴繪市場(chǎng)對噴繪精度和噴繪速度的不斷追求，UV平板噴繪機將逐漸被推向市場(chǎng)。隨著(zhù)UV平板噴繪機的發(fā)展，配套的伺服電機也將升級換代。在中高端的噴繪機市場(chǎng)上將以交流伺服電機系統為主，但在很長(cháng)一段時(shí)間內中低端市場(chǎng)仍然會(huì )以直流伺服電機系統為主，畢竟直流伺服的價(jià)格競爭優(yōu)勢無(wú)可比擬。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號
