移印機中PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

陳家淼 張嵐

摘 要：移印機作為一種現(xiàn)今使用較廣泛的小型印刷設(shè)備，主要是利用顯影法將目標(biāo)圖案曬蝕在被研磨過的鋼板上，之后在上面磨涂油墨，將其表層的油墨清除后使用軟性膠頭將圖案轉(zhuǎn)移至物件上，具有較高的應(yīng)用價值。基于此，文章分析移印機的結(jié)構(gòu)與工作原理，設(shè)計了移印機PLC控制系統(tǒng)，實驗表明，該移印機具有自動化程度高、工作效率高等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：移印機;PLC;控制系統(tǒng)

引 言

電子技術(shù)的快速發(fā)展，促進(jìn)了PLC技術(shù)的應(yīng)用，PLC技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、智能機械生產(chǎn)等領(lǐng)域，PLC技術(shù)已經(jīng)由傳統(tǒng)的的開關(guān)量的邏輯控制發(fā)展至現(xiàn)今的數(shù)據(jù)處理、通訊互聯(lián)等，可以說PLC技術(shù)是當(dāng)下自動化制造業(yè)的三大支柱之一。相比傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，PLC技術(shù)具有實用范圍廣、靈敏度高、功能強、抗干擾性強、編程簡單等優(yōu)點，能夠在復(fù)雜電路控制中發(fā)揮巨大作用，且能夠有效地彌補單片機控制系統(tǒng)開發(fā)周期長的問題。移印機是現(xiàn)今使用作為廣泛的一種小型印刷設(shè)備，大多數(shù)仍然在使用繼電器進(jìn)行控制，存在著諸如移印速度慢、圖案模糊、電路系統(tǒng)故障率高等缺點，因此設(shè)計移印機PLC控制系統(tǒng)具有重要的實用意義，對提升移印機的工作效用具有直接作用。

1.移印機的結(jié)構(gòu)和工作原理

移印機主要包含機體、殼動連體、上墨和刮墨機構(gòu)、油墨、圖案鋼板、氣動控制等。移印機的工作原理是首先利用顯影法將目標(biāo)圖案曬蝕在被研磨過的鋼板上，之后在上面磨涂油墨，將其表層的油墨清除后使用軟性膠頭將圖案轉(zhuǎn)移至物件上，，主機殼移動至印刷位置時，油墨會再次注滿油墨。如圖1所示為移印機的結(jié)構(gòu)示意圖。就目前而言，我國常用的移印機的原理是基本一致的，不同的是不同種類型移印機的上墨與刮墨結(jié)構(gòu)存在不同的側(cè)重點，且移印機的控制方式存在差異。

2.移印機中PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1自動傳送裝置的結(jié)構(gòu)組成

移印機的自動傳輸裝置主要由印刷機構(gòu)與傳送機構(gòu)構(gòu)成，其中印刷機構(gòu)的主要部分是殼體、上墨部件以及膠頭裝置等。自動傳輸機構(gòu)主要包括上料機構(gòu)、限料部件以及升降部件與翻轉(zhuǎn)部件。上料機構(gòu)的主要組成部分是料斗與響應(yīng)的鏈接軌道以及控制機構(gòu)內(nèi)部所設(shè)置的電磁鐵與彈簧片。升降換位部件主要包括頂板、升降氣缸以及旋轉(zhuǎn)氣缸等原件。步進(jìn)傳輸部件主要有水平行進(jìn)滑軌與限位器、定位氣缸以及氣動控制原件。翻轉(zhuǎn)部件包括翻轉(zhuǎn)軌、限位釘?shù)取?/p>

2.2氣動系統(tǒng)設(shè)計

移印機氣動系統(tǒng)設(shè)計主要包括兩點內(nèi)容：1）為適應(yīng)移印機的自動化辦公需求，需要優(yōu)化原移印機氣動控制回路系統(tǒng);2）設(shè)計移印機的自動傳輸氣動控制回路。如圖2所示為全電腦觸摸程控移印機宣傳圖。移印機的膠印頭是由垂直氣缸I做驅(qū)動，氣缸則是由兩個獨立的電磁閥控制。為了有效地避免出現(xiàn)移印機停機斷氣所造成的膠印頭下落，通常會在控制垂直氣缸回路中設(shè)置一個氣控二位二通閥，在整個系統(tǒng)通氣完成后閥門處于開啟狀態(tài)，此時系統(tǒng)的整個回路保持暢通，當(dāng)斷氣時閥門關(guān)閉，此時氣缸排氣回路中存在壓縮空氣，能夠有效地避免停氣發(fā)生的膠頭下滑問題。總而言之，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后的移印機氣動系統(tǒng)能夠更加高效地清潔膠印頭，同時還能夠有效地預(yù)防膠頭損壞，提升移印機的運行安全與穩(wěn)定性。

2.3電氣控制與實現(xiàn)

（1）工作過程

在移印機的自動傳輸裝置運行過程中，系統(tǒng)中的多個氣缸會同時工作，此外，移印機中的沾墨、印刷以及清潔原件在運行時需要按照既定的動作順序工作，并且保持各運動原件間的協(xié)調(diào)性，所以說利用PLC控制系統(tǒng)是對移印機氣動控制系統(tǒng)進(jìn)行控制最為有效、簡便的方法。移印機的工作流程主要包括以下步驟：1）上料過程。移印機在上料過程中，利用系統(tǒng)中的自動上料機構(gòu)，通過電磁鐵與彈簧片的聯(lián)合工作，使得料斗裝置出現(xiàn)運動，此時，在電磁鐵以及彈簧片的雙重作用下，物料件會隨著料斗的螺旋軌道不斷攀升，在完成選向、篩選工序后，料斗會沿著系統(tǒng)內(nèi)軌道按照自動排序形式進(jìn)入到進(jìn)料導(dǎo)軌。2）限料過程。料斗運輸至導(dǎo)軌后，在限位塊的作用下，料斗按照順序排列在導(dǎo)軌上，此時，限位塊上的傳感器會對待測工件的高度進(jìn)行測定，并按照測定的結(jié)果組織下一工件的前進(jìn)。在工件離開阻料位后，傳感器會對料斗進(jìn)行信號檢測，并根據(jù)檢測得出的信號判定出料斗內(nèi)是否含有工料，阻料錐頭在阻料氣缸的作用下發(fā)生回縮，但受到物體作用，料斗被阻礙前行，且限位塊放行的下一個工件會保持在升降換位位置上。3）升降換位動作。在控制系統(tǒng)運行時，如果傳感器在進(jìn)行工件檢測時，判定出需要進(jìn)行升降的換位，則限位氣缸會根據(jù)需求帶動限位塊移動，當(dāng)升降氣缸上升時，旋轉(zhuǎn)軸頭會進(jìn)入工件底面的凹槽。當(dāng)氣缸繼續(xù)上升時，工件會受到旋轉(zhuǎn)壓軸的作用而被限位，此時旋轉(zhuǎn)氣缸在帶動工件的作用下發(fā)生180度的換位，換位完成后則升降氣缸下移，直至工件被限制在原導(dǎo)軌位置處，當(dāng)升降氣缸下降至行程終點后，旋轉(zhuǎn)軸頭會脫離工件底部凹槽，完成換位，將工件定位后傳輸至下一工位。4）步進(jìn)傳送過程。步進(jìn)輸送機的定位推板與定位缸的活塞板和定位缸的缸體一體地連接，該止動件可以通過滑塊在水平行進(jìn)軌道上往復(fù)運動，工作時，水平氣缸首先縮回，定位氣缸驅(qū)動定位推板伸出以將工件定位在導(dǎo)軌上，水平氣缸伸出驅(qū)動定位推板和被定位的工件在導(dǎo)軌上向前移動，到達(dá)位置后，定位缸縮回，定位推板推出工件的定位，水平缸縮回，并且工件保持在導(dǎo)軌上。繼續(xù)上述操作，定位推板的第一個卡口卡入新的工件中，第二個卡口卡入殘留在其原始位置的工件中，水平氣缸伸出并將工件在導(dǎo)軌上傳送到工件上。通過重復(fù)此過程，將工件連續(xù)地轉(zhuǎn)移到導(dǎo)軌上，直到將其反轉(zhuǎn)，然后將其從自動傳送機的導(dǎo)軌中送出并掉入卸料槽。 5）翻轉(zhuǎn)動作。工件的打印表面傾斜，打印時，必須在打印之前將工件翻轉(zhuǎn)一定角度，在打印位置的導(dǎo)軌是翻轉(zhuǎn)導(dǎo)軌。不工作時，翻轉(zhuǎn)導(dǎo)軌的高度與自動傳送機的導(dǎo)軌相同，翻轉(zhuǎn)導(dǎo)軌的底部有一個固定的支點，并通過關(guān)節(jié)軸承與翻轉(zhuǎn)控制缸的活塞桿連接了一個可動支點，控制缸的缸體固定在機座上，工件通過定位推板轉(zhuǎn)移到打印位置的翻轉(zhuǎn)導(dǎo)軌上。定位推板退出定位后，翻轉(zhuǎn)控制缸伸出，工件在翻轉(zhuǎn)導(dǎo)軌中翻轉(zhuǎn)一定角度，然后由移印機機進(jìn)行打印。在完成打印之后，旋轉(zhuǎn)控制滾筒縮回，并且工件被旋轉(zhuǎn)回到旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌中的原始位置。再次定位步進(jìn)輸送機的定位推板，然后將其發(fā)送到下一個工位。限位釘用于限制翻蓋導(dǎo)軌的擺動位置，并可以起到調(diào)節(jié)翻蓋角度的作用。

（2）工作程序

自動變速箱設(shè)備的PLC可編程控制器具有手動和自動工作模式，在手動調(diào)節(jié)期間，PLC可編程控制器接收控制板上的開關(guān)按鈕信號，并根據(jù)程序控制輸出，通過電磁閥控制相應(yīng)的氣動系統(tǒng)，最終實現(xiàn)對自動變速箱系統(tǒng)的控制;在自動模式下，傳感器輸入信號，PLC可編程序控制器執(zhí)行自動程序，并根據(jù)該程序執(zhí)行自動打印操作。如圖3 所示為氣動控制的各個機構(gòu)動作程序。

3.結(jié)語

基于移印的自動變速裝置的電控系統(tǒng)，是在移印機的基礎(chǔ)上增加一個自動變速裝置來工作，實現(xiàn)印刷自動化，提高產(chǎn)量與效率。另外，改進(jìn)了原始設(shè)備的氣動回路，無需更換原始?xì)鈩釉涂梢郧逑匆朴C的機械頭，從而確保了產(chǎn)品的印刷質(zhì)量，功能上，避免損壞膠頭，確保印刷安全，且具有結(jié)構(gòu)緊湊、自動化程度高，經(jīng)濟實用性強、成本低的特點。它對類似自動化設(shè)備的設(shè)計和改進(jìn)具有參考價值。

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作者簡介：陳家淼、性別：男、民族：漢、出生年月：1978.3.20、籍貫：福建三明、職稱：高級技師，研究方向：機械設(shè)計制造及其自動化

第二作者：姓名：張嵐，性別：女，民族：漢，出生年月：1980.10.16，籍貫：浙江杭州，職稱：機械設(shè)計工程師，研究方向：機械設(shè)計