移印機中PLC控制系統設計

陳家淼 張嵐

摘 要：移印機作為一種現今使用較廣泛的小型印刷設備，主要是利用顯影法將目標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移至物件上，具有較高的應用價值。基于此，文章分析移印機的結構與工作原理，設計了移印機PLC控制系統，實驗表明，該移印機具有自動化程度高、工作效率高等優點。

關鍵詞：移印機;PLC;控制系統

引 言

電子技術的快速發展，促進了PLC技術的應用，PLC技術被廣泛應用于工業生產、智能機械生產等領域，PLC技術已經由傳統的的開關量的邏輯控制發展至現今的數據處理、通訊互聯等，可以說PLC技術是當下自動化制造業的三大支柱之一。相比傳統的繼電器控制系統，PLC技術具有實用范圍廣、靈敏度高、功能強、抗干擾性強、編程簡單等優點，能夠在復雜電路控制中發揮巨大作用，且能夠有效地彌補單片機控制系統開發周期長的問題。移印機是現今使用作為廣泛的一種小型印刷設備，大多數仍然在使用繼電器進行控制，存在著諸如移印速度慢、圖案模糊、電路系統故障率高等缺點，因此設計移印機PLC控制系統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.移印機的結構和工作原理

移印機主要包含機體、殼動連體、上墨和刮墨機構、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所示為移印機的結構示意圖。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構存在不同的側重點，且移印機的控制方式存在差異。

2.移印機中PLC控制系統設計

2.1自動傳送裝置的結構組成

移印機的自動傳輸裝置主要由印刷機構與傳送機構構成，其中印刷機構的主要部分是殼體、上墨部件以及膠頭裝置等。自動傳輸機構主要包括上料機構、限料部件以及升降部件與翻轉部件。上料機構的主要組成部分是料斗與響應的鏈接軌道以及控制機構內部所設置的電磁鐵與彈簧片。升降換位部件主要包括頂板、升降氣缸以及旋轉氣缸等原件。步進傳輸部件主要有水平行進滑軌與限位器、定位氣缸以及氣動控制原件。翻轉部件包括翻轉軌、限位釘等。

2.2氣動系統設計

移印機氣動系統設計主要包括兩點內容：1）為適應移印機的自動化辦公需求，需要優化原移印機氣動控制回路系統;2）設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置一個氣控二位二通閥，在整個系統通氣完成后閥門處于開啟狀態，此時系統的整個回路保持暢通，當斷氣時閥門關閉，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生的膠頭下滑問題。總而言之，經優化設計后的移印機氣動系統能夠更加高效地清潔膠印頭，同時還能夠有效地預防膠頭損壞，提升移印機的運行安全與穩定性。

2.3電氣控制與實現

（1）工作過程

在移印機的自動傳輸裝置運行過程中，系統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調性，所以說利用PLC控制系統是對移印機氣動控制系統進行控制最為有效、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，利用系統中的自動上料機構，通過電磁鐵與彈簧片的聯合工作，使得料斗裝置出現運動，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，料斗會沿著系統內軌道按照自動排序形式進入到進料導軌。2）限料過程。料斗運輸至導軌后，在限位塊的作用下，料斗按照順序排列在導軌上，此時，限位塊上的傳感器會對待測工件的高度進行測定，并按照測定的結果組織下一工件的前進。在工件離開阻料位后，傳感器會對料斗進行信號檢測，并根據檢測得出的信號判定出料斗內是否含有工料，阻料錐頭在阻料氣缸的作用下發生回縮，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。在控制系統運行時，如果傳感器在進行工件檢測時，判定出需要進行升降的換位，則限位氣缸會根據需求帶動限位塊移動，當升降氣缸上升時，旋轉軸頭會進入工件底面的凹槽。當氣缸繼續上升時，工件會受到旋轉壓軸的作用而被限位，此時旋轉氣缸在帶動工件的作用下發生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軌位置處，當升降氣缸下降至行程終點后，旋轉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）步進傳送過程。步進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軌道上往復運動，工作時，水平氣缸首先縮回，定位氣缸驅動定位推板伸出以將工件定位在導軌上，水平氣缸伸出驅動定位推板和被定位的工件在導軌上向前移動，到達位置后，定位缸縮回，定位推板推出工件的定位，水平缸縮回，并且工件保持在導軌上。繼續上述操作，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軌上傳送到工件上。通過重復此過程，將工件連續地轉移到導軌上，直到將其反轉，然后將其從自動傳送機的導軌中送出并掉入卸料槽。 5）翻轉動作。工件的打印表面傾斜，打印時，必須在打印之前將工件翻轉一定角度，在打印位置的導軌是翻轉導軌。不工作時，翻轉導軌的高度與自動傳送機的導軌相同，翻轉導軌的底部有一個固定的支點，并通過關節軸承與翻轉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移到打印位置的翻轉導軌上。定位推板退出定位后，翻轉控制缸伸出，工件在翻轉導軌中翻轉一定角度，然后由移印機機進行打印。在完成打印之后，旋轉控制滾筒縮回，并且工件被旋轉回到旋轉導軌中的原始位置。再次定位步進輸送機的定位推板，然后將其發送到下一個工位。限位釘用于限制翻蓋導軌的擺動位置，并可以起到調節翻蓋角度的作用。

（2）工作程序

自動變速箱設備的PLC可編程控制器具有手動和自動工作模式，在手動調節期間，PLC可編程控制器接收控制板上的開關按鈕信號，并根據程序控制輸出，通過電磁閥控制相應的氣動系統，最終實現對自動變速箱系統的控制;在自動模式下，傳感器輸入信號，PLC可編程序控制器執行自動程序，并根據該程序執行自動打印操作。如圖3 所示為氣動控制的各個機構動作程序。

3.結語

基于移印的自動變速裝置的電控系統，是在移印機的基礎上增加一個自動變速裝置來工作，實現印刷自動化，提高產量與效率。另外，改進了原始設備的氣動回路，無需更換原始氣動元件就可以清洗移印機的機械頭，從而確保了產品的印刷質量，功能上，避免損壞膠頭，確保印刷安全，且具有結構緊湊、自動化程度高，經濟實用性強、成本低的特點。它對類似自動化設備的設計和改進具有參考價值。

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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：機械設計工程師，研究方向：機械設計