数字电子雕刻系统中版辊的自动定位及容错安全装置 【技术领域】
本发明涉及一种数字电子雕刻设备，尤其是涉及一种用于数字电子雕刻系统中版辊的自动定位及容错安全装置。
背景技术
设备制造、油墨、溶剂、制版行业等新技术的应用，印刷行业新工艺的实施等无不推动着凹印向着繁荣发展的方向迈进。
在电子雕刻机中，为适应印刷品的需要，版辊的种类繁多，尺寸各不相同。在生产时经常需要不断更换版辊，在更换版辊的同时，又必须根据尺寸调节版辊与雕刻头的相对位置。在雕刻过程中，也必须实现雕刻头的精确定位。版辊与雕刻头的相对位置尤为重要，但在现有的技术中，当安装版辊时，大多是靠手工完成相对位置的调整，将雕刻头的起始位置定位在版辊中间位置，这样靠手工是很难精确完成的，影响了雕刻和印刷的质量。
在现有的电子雕刻机中，版辊在高速运转的情况下没有安全装置并且版辊的运行控制只能在机床主机的终端上，当需要进行换辊清洗版辊的动作时，不能灵活控制版辊的运转，因此重复地往返于控制终端与版辊之间，会极大地影响加工的效率，也不利于劳动力成本的降低。
申请号为99229588.2的中国专利提供一种版辊位置精密微调装置，该装置包括一底板与可在底板上滑动的滑板，及连接在滑板右端的调节机构，在调节机构中，微调螺杆的左端利用微型轴承安装在压盖或滑板的孔内，其左端的端部位于滑块右端的孔内，中部与安装在螺母座上的螺母配合，其右端的外表面有可以指示微调螺杆的移动距离的刻度，螺母座利用螺钉安装在底板上。该装置具有调节精度高等优点。
申请号为99229588.2的中国专利提供一种可以精确定位版辊与雕刻头的相对位置的装置。
【发明内容】
本发明的目的在于为了解决更换版辊时需人工计算版辊长度和手动调节版辊与雕刻头的位置的操作，难于保持两者在雕刻运动过程中的精确定位等问题，提供一种可实现版辊在高速运转情况下实现对版辊的优先控制的数字电子雕刻系统中版辊的自动定位及容错安全装置。
本发明设有机械部分与控制部分。
机械部分设有主轴箱、红外传感器、安全开关、主轴卡盘、版辊、尾架卡盘、尾架、雕刻头、光栅尺、同步带与同步带轮和角度编码器。红外传感器固定在主轴箱上，并通过红外信号的阻挡来反馈关断信号，安全开关固定在机床基台上，用于不同优先级别的安全控制。主轴卡盘设在主轴箱上，尾架卡盘设在尾架上，版辊两端分别与主轴卡盘和尾架卡盘连接，光栅尺的读数头安装固定于雕刻头的导轨上。
控制部分设有主轴伺服电机、主轴伺服驱动器、雕刻头移动伺服电机、雕刻头移动伺服驱动器、功率放大器、主控制器和工控机。
主轴伺服电机与主轴伺服驱动器的输出端连接，主轴伺服驱动器的输入端与主控制器的输出端连接，主控制器与工控机连接。主轴伺服电机通过同步带与同步带轮，分别与主轴箱和角度编码器连接，雕刻头移动伺服驱动器的输出端与雕刻头移动伺服电机连接，雕刻头移动伺服驱动器的输入端与主控制器的输出端连接，功率放大器的输入端与主控制器连接，功率放大器的输出端与雕刻头连接，主轴伺服驱动器和主控制器分别与安全开关连接。
所述光栅尺的读数头运动控制系统均采用半闭环控制(半闭环控制在工业机床或位移测量中同光栅尺是配对使用)，用于实现版辊在线自动检测和定位，半闭环控制精度高，提高雕刻质量，进而提高了印刷质量，通过安全开关能够实现优先控制及紧急报警使版辊运行的安全系数提高的同时也提高了加工效率。
所述角度编码器采用光电编码器，角度编码器用于版辊的角位移测量与反馈。
光栅尺用于雕刻头的位移测量与反馈。
所述主轴伺服电机、雕刻头移动伺服电机均采用半闭环控制系统。
可实现控制伺服电机的最高优先权，在于能够实现多级别控制。
工控机根据雕刻参数控制主轴伺服电机控制主轴带动版辊旋转，光电编码器测量并反馈旋转角度，主轴伺服电机通过同步带与同步带轮实现控制；雕刻头移动伺服驱动器实现雕头架的进给，由光栅尺实时测量反馈位移给雕刻头移动伺服驱动器，其中，光栅尺安装在雕刻头导轨上。主控制器采用DSP技术，根据雕刻信息控制功率放大器驱动雕刻头。
设置光栅尺的原点为每次更换后版辊的中心位置，这样主控制器通过控制伺服电机就可以实现版辊与雕刻头相对位置的确定操作，每次更换后，雕刻头可以自动地定位到版辊地中间位置，方便后续的雕刻工序。
通过光栅尺移动栅格的位置可以精确计算除滚筒的实际尺寸，使得雕刻头所依据的范围尺寸的确定更为精确。
主轴伺服电机、雕刻头移动伺服电机的控制环均是半闭环控制，半闭环控制精度高，提高雕刻质量。主轴伺服电机、雕刻头移动伺服电机由自身的编码器实现半闭环的控制，主轴伺服电机由光电编码器反馈角位移信号。雕刻头移动伺服电机由光栅尺反馈位移信号。
红外传感器的作用在于能够在有物体靠近主轴箱的时候实现实现红外信号的切断，从而使得主轴电机在该信号的触发下发出警告信号实现紧急停车，以防危险的发生。
安全开关的设置作用在于能够实现对伺服电机的最高优先权的控制并可进行有选择的对版辊的伺服电机的控制，一方面可以进行最高优先级的整机系统的关断，另一方面可以实现对版辊的控制这样就不需要反复通过距离远离版辊的主控终端对其进行控制进而可以在洗辊等操作时减小劳动强度。
与现有技术相比，本发明的突出优点在于：
1、本发明采用光电编码器和光栅尺作为测量、反馈元件，可以有效地提高版辊雕刻的精度。
2、本发明的伺服电机采用的是半闭环系统，控制精度高。
3、本发明的主控制器采用DSP技术，数据处理能力强，反应速度快。
4、本发明可以有效地减少手工操作，自动确定版辊的中心位置，自动地定位版辊与雕刻头的相对位置，大大提到生产效率。
5、本发明可以通过红外传感器在版辊工作时实现安全报警以及安全开关实现最高级别的安全保证
6、本发明可以通过安全开关对版辊的灵活实时控制有效减少劳动强度。
【附图说明】
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例的控制原理框图。
【具体实施方式】
以下通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
参见图1和2，本发明包括机械部分与控制部分。机械部分设有主轴箱1、红外传感器2、安全开关3、主轴卡盘4、版辊5、尾架卡盘6、尾架7、雕刻头8、光栅尺9、同步带与同步带轮10、光电编码器11等。红外传感器2固定在主轴箱1上，并通过红外信号的阻挡来反馈关断信号，安全开关3固定在机床基台上，用于不同优先级别的安全控制。主轴卡盘4设在主轴箱1上，尾架卡盘6设在尾架上，版辊5两端分别与主轴卡盘4和尾架卡盘6连接，光栅尺9的读数头安装固定于雕刻头8的导轨上。
控制部分设有主轴伺服电机12、主轴伺服驱动器13、雕刻头移动伺服电机14、雕刻头移动伺服驱动器15、功率放大器16、主控制器17、工控机18等。
主轴伺服电机12与主轴伺服驱动器13的输出端连接，主轴伺服驱动器13的输入端与主控制器17的输出端连接，主控制器17与工控机18连接。主轴伺服电机12通过同步带与同步带轮10，分别与主轴箱1和光电编码器11连接，雕刻头移动伺服驱动器15的输出端与雕刻头移动伺服电机14连接，雕刻头移动伺服驱动器15的输入端与主控制器17的输出端连接，功率放大器16的输入端与主控制器17连接，功率放大器16的输出端与雕刻头8连接，主轴伺服驱动器13和主控制器17分别与安全开关3连接。
工控机18根据雕刻参数控制主轴伺服电机12控制主轴带动版辊5旋转，光电编码器11测量并反馈旋转角度，主轴伺服电机12通过同步带10与同步带轮实现控制；雕刻头移动伺服电机14实现雕刻头8的进给，由光栅尺9实时测量反馈位移给雕刻头移动伺服驱动器14，其中，光栅尺9安装在雕刻头8导轨上。主控制器17采用DSP技术，根据雕刻信息控制功率放大器16驱动雕刻头8。
在工控机18控制软件中，设置光栅尺9的原点为每次更换后版辊5的中心位置，这样主控制器17通过控制伺服电机的移动就可以实现版辊5与雕刻头8相对位置的确定操作，每次更换后，雕刻头8可以自动地定位到版辊5的中间位置，方便后续的雕刻工序。
在雕刻的过程中，通过半闭环控制系统可以实现雕刻头8的精确定位，保证了雕刻质量，提高了印刷质量。
在版辊5旋转加工时红外传感器2被操作者挡住是将会返回主轴伺服驱动器13数字信号，通过对主轴伺服驱动器13的优先级设置可将该信号用来作为主轴伺服电机12关断信号此时为保障操作者的安全将停止加工。
安全开关3分为停止档和紧急停车档，分别通过工控机18控制软件和主轴伺服驱动器13以及雕刻头移动伺服驱动器14，设置不同的优先级别，当操作者选择停止档时用来控制版辊5的运动状态此操作可以用来为更换和清洗版辊5做准备，因此位于机床一侧的操作者无需通过主控制器17来关停主轴伺服电机12，而当操作者位于主控制器17异侧有紧急情况需要关停所有设备时可通过优先级别最高的安全开关3紧急停车挡来关停机床，从而两者结合既保证了运行时的安全又能够减低操作者的劳动强度。