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1、中北大学 2016 届毕业设计说明书第 页 共 页目 录1 引言 .11.1 曲面印刷机简介 .11.2 曲面印刷机的技术特色 .11.3 曲面印刷机的发展状况及未来的前景 .11.3.1 发展状况 .21.3.2 未来的市场 .31.4 本课题的设计内容和意义 .32 版辊的传动介绍 .42.1 套准驱动装置 .62.2 芯轴、内轴套与版辊轴 .62.3 齿轮结构的介绍 .83 对版控制系统各部件的原理介绍和选型计算 .93.1 步进电动机和步进驱动器 .93.1.1 步进电动机的原理和选择 .93.1.2 驱动器的原理和选择 .143.1.3 检验系统的参数选择并确定驱动器的细分数 .16
2、3.2 定位控制模块 .193.3 FX-2N 系列 PLC 扩展单元 .233.4 FX-2N 串行通信扩展板 .253.5 旋转光电编码器 .253.6 CCD 工业相机 .274 电气系统线路图 .294.1 PLC 控制线路图 .294.2 电控柜电器元件布置图 .314.3 电器安装接线图 .324.4 控制面板的设计 .33中北大学 2016 届毕业设计说明书第 I 页 共 I 页5 软件设计 .355.1 编程软件和仿真软件 .355.2 梯形图 .365.3 指令表 .425.4 本章小结 .436 总结 .44附 录 .45附录 A 梯形图 .45附录 B 指令表 .57参考
3、文献： .63致 谢 .66中北大学 2016 届毕业设计说明书第 0 页 共 66 页1 引言1.1 曲面印刷机简介全自动曲面印刷机是属于机电一体化的高新技术产品，其采用了凸版轮转胶印技术，主要用于食品和化妆品等灌装容器外表面彩色印刷 1。全自动曲面印刷机的研制成功，填补了国家自动印刷技术的空档，缩短了我国与发达国家的差距，批量生产和进入市场，在经济和社会上获得了较大的效益。特别是马维金教授的可自动对版的高速曲面印刷机专利技术，实现光电检测自动对版，可使曲面印刷机的速度提高百分之三十以上，而且拥有对版快、精度高、节能等特点，大大地提高了我国印刷的技术 2。如今世界早已是数字化时代，在印刷机械
4、上应用计算机技术，也是印刷技术进步的一种创新的技术理念。而可自动对版的高速曲面印刷机专利技术就是在这个方向的一个探索。随着印刷机械的自动化、数字化印刷工作流程的不断更新和完善，印刷技术创新层出不穷，印前创新技术、印刷创新技术,印后创新技术都得到快速的发展 3。1.2 曲面印刷机的技术特色 版辊和墨辊箱成组地卫星式分布于大胶辊周围，完成图案套印任务； 采用涡形凸轮间歇传动机构，驱动八工位料盘完成印品的间歇移动和印刷任务； 使用偏心机构实现大墨辊与版辊之间以及版辊与大胶辊之间的版压调整，由气缸驱动间歇传动箱体，通过调整气路压缩空气，控制大胶辊与印杯之间的接触印刷压力；以保证印刷图案再现性和清晰度；
5、 主机由一台电机驱动，采用单一传动链，实现各部位之间的同步运转； 八工位料盘的右、上、左和下各工位分别按顺序完成上杯、前处理、印刷和下杯工序； 在涡形凸轮轴上安装光电编码器，实现各部位气动元件电磁阀的时序控制； 采用版夹将 PS 感光树脂版安装在版辊上，可以调整安装位置和张力； 采用无杯不印快速控制技术，确保印刷过程中上杯失败时，油墨不污染模头； 采用 CCD 传感器采集图像，分析色标位置误差，由 PLC 控制两个步进电机分别调整版辊圆周方向和轴向的回转，以快速消除误差，实现自动对版。中北大学 2016 届毕业设计说明书第 1 页 共 66 页1.3 曲面印刷机的发展状况及未来的前景目前，日本
6、印刷机出口量下降，正是中国提高印刷机出口量的大好时机，而扩大印刷机出口需要采取合理的措施，总体发展目标是保证印刷机械的产品质量日益提高 4。我国的印刷机产业经历过零九年的国际经济危机之后，又以迅猛的速度飞快发展。国内一些中、低档次的印刷设备虽然有少部分己经远销国外，但质量仍有待提高。曲面印刷机在国内外市场上广泛应用于回转型容器或罐装容器外表面的产品包装，在中国的包装印刷设备中也占有很大比重。国内曲面印刷机印刷设备与国际市场上的先进水平相比还存在很大的差距，基本情况是进口的技术水平要比出口的技术水平高很多，许多高端设备仍主要依赖进口。这就导致曲面印刷机设备出口量少，进口量大，无法保证进出口总平衡
7、。因此，提高曲面印刷机国内市场上的技术水平、质量水平及产品性能,争取高技术含量的部分产品也能在国际市场上拥有立锥之地是中北大学 2016 届毕业设计说明书第 2 页 共 66 页我国曲面印刷机现阶段的主要奋斗目标 5。1.3.1 发展状况国内有广东华盛塑料有限公司，该公司专业生产销售的包装容器原料为PP、PS、PET、PVC。该公司的 HSCP-09-8 八色印杯机简介：杯子锥度 2-13、直径范围 45-165mm、 高度范围 35-160mm 最大印刷宽度 150mm、最高生产速率达每分钟 320 杯。如图 1.1 所示。图 1.1 HSCP-09-8 八色印杯机国外有荷兰万达姆机械有限公
8、司，主要经营饮料杯印刷设备和硬质塑料包装印刷设备。该公司的 8 色印杯机的 CM 系列简介： 产品圆周范围 50-205mm、产品高度范围 30-200mm、最大印刷高度 150mm、产品锥度范围 0-12、最高生产速率达每分钟 400-600 杯。如图 1.2 所示 2。中北大学 2016 届毕业设计说明书第 3 页 共 66 页图 1.2 色-CM 系列印杯机1.3.2 未来的市场从 1876 年印刷机开始于英国被使用以来，发展到现在的 21 世纪。我国包装印刷技术发展进入了一个新时代，曲面印刷也将发挥重要的作用。我国印刷业增长率远高于国家的 GDP 的增长。通过市场调查发现，国际市场上，
9、许多大型的专业印刷机械生产厂家如海德堡、曼罗兰、三菱等知名厂家并没有专门生产这种曲面印刷机型，国内的北人、上海印包、华光精工等印刷支柱企业也在此种印刷机型上开发甚少。可以说，曲面印刷的潜力还没有完全挖掘出来，还需要业内人士不断努力，任重而道远。我国不但要继续扩大印刷机械企业在国内市场的占有率的，而且应该向中、高端产品领域发展，抓住机会，增加产品出口率。印刷工业的发展是建立技术、设备、对印刷事业精通的技术人才，随着中国制造业遍布全世界，可以看出，我国生产的印刷机械设备走向世界的机会来临。1.4 本课题的设计内容和意义本次我的课题是曲面印刷机光电对版自动控制系统设计，该设计目的是解决现有曲面印刷机特别是高速曲面印刷机无法实现自动套色对般的的问题，具有很强的综合性，设计内容涉及到了步进电机、旋转光电编码器、CCD 摄像机、PC 机、中北大学 2016 届毕业设计说明书第 4 页 共 66 页PLC 控制器等 7。如图 1.3 所示，光电对版式自动控制系统由步进电机、旋转光电编码器、CCD 摄像机、 PC 机、PLC 控制器、版辊、大胶辊 组成。在曲面印刷机高速运转状态下，每色版辊（围绕大胶辊的六个）在大胶辊的转印橡皮布 7 上套色的同时，会在转印橡皮布 7 的上边缘印上一个用于鉴别套色对版精度的十字色标 15，十字色标横线代表版辊周向方向，纵向代表版辊轴向方向，每个
