Moduli lineari per cinghie dentate nelle macchine da stampa e tessili

Le macchine da stampa e tessili spesso combinano lunghi viaggi, ripetuti movimenti inversi e un flusso continuo di materiale. Una testina di stampa può eseguire la scansione avanti e indietro su un substrato, una testina di rivestimento può spostarsi su un nastro o un meccanismo di movimentazione del tessuto potrebbe dover muoversi in sincronia con rulli, alimentatori e apparecchiature di avvolgimento.

Queste applicazioni sono una scelta naturalemoduli lineari per cinghie dentate nelle macchine da stampaperché gli assi azionati da cinghia possono fornire corsa lunga, velocità elevata e massa mobile relativamente bassa senza i limiti di velocità critica associati alle viti rotanti lunghe.

Tuttavia, le buone prestazioni non dipendono solo dalla velocità di spostamento massima. La qualità di stampa, l'uniformità del rivestimento e la gestione del tessuto possono essere influenzati da ondulazioni di velocità, vibrazioni, elasticità del nastro, errori di sincronizzazione e deflessione strutturale. Questa guida spiega come funziona il timingmoduli lineari a cinghiavengono utilizzati nelle apparecchiature per la stampa e nel settore tessile e cosa è necessario controllare prima di selezionarli.

Perché i moduli della cinghia dentata si adattano alla stampa e al movimento tessile

Molti processi tessili e di stampa richiedono che un attuatore si muova ripetutamente attraverso un'ampia area di lavoro mentre il prodotto stesso continua ad avanzare.

I vantaggi tipici della trasmissione a cinghia di distribuzione includono:

• Capacità di viaggio lungo
• Alta velocità lineare
• Inversione rapida di direzione
• Inerzia di movimento relativamente bassa
• Semplice integrazione multiasse
• Utilizzo efficiente di telai macchina lunghi

Principio di applicazione:gli assi di stampa e tessili dovrebbero essere selezionati in base alla fluidità del movimento e alla sincronizzazione, non solo alla velocità massima. Un asse veloce che vibra o cambia velocità durante il processo può ridurre la qualità del prodotto.

Movimento della testina di stampa: la velocità deve rimanere controllata

I sistemi di stampa digitale possono spostare il carrello della testina di stampa su carta, pellicola, tessuto, etichette o altri supporti.

Uno stadio con trasmissione a cinghia può essere efficace perché il carrello può rimanere relativamente leggero e muoversi rapidamente su una lunga larghezza.

Importanti requisiti di movimento spesso includono:

• Posizione di scansione ripetibile
• Velocità di scansione stabile
• Basse vibrazioni
• Inversione rapida al di fuori della zona di stampa attiva
• Massa del carrello ridotta
• Comportamento prevedibile del cavo e della linea di inchiostro

La velocità costante è importante all'interno dell'area di stampa

Se l'accensione della stampa o il posizionamento dell'immagine sono sincronizzati con la posizione del carrello, la variazione della velocità può influenzare la spaziatura e la registrazione dei punti.

Il profilo di movimento può quindi essere suddiviso in due zone:

• Zona di processo:dare priorità a una velocità fluida e prevedibile.
• Zona di svolta:utilizzare accelerazioni e decelerazioni più forti per ridurre i tempi di non stampa.

Questo approccio può migliorare la produttività senza forzare la sezione di stampa attiva a utilizzare dinamiche inutilmente aggressive.

Perché il comportamento di inversione è importante nella stampa bidirezionale

Molti sistemi di stampa invertono la direzione ai margini dell'area di lavoro.

L’inversione ripetuta può esporre:

• Conformità della cinghia
• Tensione della cinghia insufficiente
• Vibrazione del carrello
• Risonanza strutturale
• Errore di inseguimento del servo

Se il processo viene stampato in entrambe le direzioni, le differenze di posizionamento legate all'inversione potrebbero influenzare la registrazione.

La corretta tensione della cinghia, il supporto rigido del carrello e un'adeguata messa a punto del servo sono quindi importanti per un movimento bidirezionale coerente.

Movimento lineare della testa di rivestimento

I sistemi di rivestimento ed erogazione possono spostare una testa su pellicola, pellicola, carta, tessuto o altri materiali a nastro continuo.

UNmodulo lineare di rivestimentopuò essere utilizzato per:

• Attraversare una testa di rivestimento attraverso il nastro
• Posizionare un banco di ugelli
• Regola la larghezza dell'applicazione
• Spostare le teste di ispezione o di misura
• Supporta il cambio di prodotto basato su ricette

La levigatezza del percorso influenza la consistenza del rivestimento

Se il flusso di materiale rimane costante mentre cambia la velocità del carrello, anche la quantità depositata per unità di lunghezza può cambiare.

Per il rivestimento continuo, le caratteristiche importanti dell'asse includono:

• Ondulazione a bassa velocità
• Accelerazione fluida
• Velocità di traslazione stabile
• Basse vibrazioni
• Buona rettilineità

Regola di processo:quando la qualità del rivestimento dipende dal materiale depositato per unità di distanza, la velocità di movimento diventa parte del parametro del processo, non solo un parametro della macchina.

Sistemi di avvolgimento trasversale e vento livellato

Le apparecchiature di avvolgimento possono utilizzare un asse lineare trasversale per guidare il filo, il filo, il nastro, la pellicola o la fibra in modo uniforme su una bobina.

In questi sistemi, l'asse lineare non funziona in modo indipendente. Deve mantenere una relazione definita con la rotazione del mandrino.

I requisiti tipici includono:

• Passo trasversale accurato
• Sincronizzazione stabile con la rotazione della bobina
• Inversione controllata ai bordi della bobina
• Modello di avvolgimento regolabile
• Servizio continuo lungo

La velocità di spostamento è collegata alla velocità del mandrino

Se la bobina ruota più velocemente, potrebbe essere necessario che l'asse trasversale si muova più velocemente per preservare il passo di avvolgimento desiderato.

Ciò rende utili gli ingranaggi elettronici o il controllo del movimento coordinato in molti sistemi di avvolgimento.

La sincronizzazione è fondamentale per la qualità dell'avvolgimento

Un modulo a cinghia sincronizzata può essere controllato dalla posizione del mandrino, dalla velocità della linea o da un altro asse master.

Le possibili strategie di controllo includono:

• Cambio elettronico
• Telecamera elettronica
• Controllo master-follower
• Sincronizzazione del movimento del PLC

La precisione meccanica da sola non può garantire la qualità dell'avvolgimento se la tempistica di controllo tra gli assi rotativi e lineari non è coerente.

Manipolazione dei tessuti e trasferimento dei tessuti

Le macchine tessili spesso gestiscono materiali leggeri ma flessibili che possono raggrinzirsi, allungarsi o spostarsi se il movimento è troppo brusco.

I moduli cinghia di distribuzione possono essere utilizzati per:

• Posizionamento del tessuto
• Movimento della testa di taglio
• Viaggio della telecamera di ispezione
• Trasferimento della pinza
• Gestione dei bordi
• Carico e scarico automatico

I materiali flessibili richiedono un movimento delicato

Un'elevata accelerazione può causare l'oscillazione del bordo del tessuto o della sezione non supportata anche quando il carrello stesso è stabile.

I profili di movimento dovrebbero quindi considerare il comportamento meccanico del tessuto, non solo del modulo.

Teste di taglio e marcatura

I sistemi tessili e di stampa di grande formato possono utilizzare assi a cinghia dentata per spostare coltelli da taglio, marcatori, laser o testine a getto d'inchiostro.

Queste applicazioni spesso combinano:

• Corsa lunga dell'asse X
• Alta velocità di traslazione
• Frequenti cambi di direzione
• Massa dell'utensile moderata
• Requisiti di percorso

Un asse con cinghia di distribuzione è spesso interessante quando l'utensile non richiede una spinta di processo molto elevata e la corsa lunga è più importante della massima rigidità strutturale.

Quando la trasmissione a cinghia di distribuzione è una scelta vincente

Quando un altro tipo di unità può essere migliore

I moduli della cinghia di distribuzione hanno evidenti punti di forza, ma un'altra trasmissione potrebbe essere più adatta quando il processo richiede:

• Spinta molto elevata
• Rigidità strutturale molto elevata
• Posizionamento assoluto estremamente stretto
• Scansione di precisione a velocità molto bassa
• Cedevolezza minima della trasmissione elastica

A seconda della corsa, del carico e della precisione, possono essere preferibili sistemi con viti a ricircolo di sfere o motori lineari.

Elasticità del nastro e precisione di registrazione

Le cinghie dentate si allungano elasticamente sotto forza.

Lo spostamento elastico diventa più importante quando:

• La durata del viaggio è lunga
• La massa della carrozza è elevata
• L'accelerazione è aggressiva
• La cinghia è stretta o ha una rigidità alla trazione inferiore

Nella stampa, ciò può influenzare la registrazione dopo i cambi di direzione o durante il cambiamento dei carichi dinamici.

Per una registrazione precisa, utilizzare la rigidità della cinghia adeguata, una tensione stabile e un feedback adeguato al processo.

Encoder motore vs feedback lineare

La maggior parte degli assi con trasmissione a cinghia utilizzano il feedback dell'encoder lato motore. Ciò è efficace per controllare la posizione e la velocità del motore.

Tuttavia, un encoder motore non misura direttamente l'allungamento della cinghia o la posizione del carrello dopo la trasmissione.

Per applicazioni di registrazione o misurazione impegnative, un encoder lineare può fornire un feedback più diretto sulla posizione del carrello.

Il servocontrollo è solitamente preferito per il movimento sincronizzato

I sistemi di stampa, rivestimento e avvolgimento spesso traggono vantaggio dai servomotori perché supportano:

• Controllo della posizione ad anello chiuso
• Controllo della velocità stabile
• Cambio elettronico
• Telecamera elettronica
• Inversione rapida
• Sincronizzazione master-follower

I motori passo-passo possono ancora essere utili per semplici assi di regolazione o compiti di posizionamento a dinamica ridotta.

La rigidità del telaio della macchina influisce sulla qualità di stampa e rivestimento

Un preciso stadio a nastro montato su una trave flessibile può ancora produrre scarsi risultati di processo.

La deflessione strutturale può causare:

• Variazione dell'altezza della testina di stampa
• Variazione dello spazio tra i rivestimenti
• Modifica della messa a fuoco della fotocamera
• Lungo tempo di assestamento
• Deviazione del percorso utensile

Per le macchine larghe, la rigidità della traversa deve essere valutata sia in base al peso statico dell'utensile che all'accelerazione dinamica.

I portali larghi potrebbero richiedere la guida a doppio asse

Le grandi macchine da stampa e tessili possono utilizzare due assi X paralleli che supportano una traversa.

Ciò può migliorare la distribuzione del carico, ma le due parti devono rimanere sincronizzate.

I controlli importanti includono:

• Parallelismo meccanico
• Rigidità della traversa
• Homing a doppio asse
• Sincronizzazione elettronica
• Comportamento di arresto di emergenza

Regola della doppia guida:la sincronizzazione del controllo non può compensare un portale deformato meccanicamente o scarsamente allineato.

Polvere, fibre e nebbie di inchiostro influiscono sulla manutenzione

Gli ambienti di stampa e tessili possono esporre il modulo a polvere di carta, lanugine, fibre, residui di rivestimento, nebbia di inchiostro e contaminazione di adesivi.

Questi contaminanti possono influenzare:

• Guide lineari
• Denti della cinghia
• Scanalature della puleggia
• Strisce di copertura
• Sensori

I moduli della cinghia di distribuzione racchiusi possono fornire una protezione aggiuntiva, ma il design della custodia non garantisce automaticamente la completa resistenza alla contaminazione.

Moduli aperti e chiusi

Moduli aperti

Le strutture aperte sono più facili da ispezionare e pulire ma espongono il nastro e lo guidano più direttamente alle fibre e alla polvere.

Moduli chiusi

Le strutture chiuse possono ridurre la contaminazione diretta, ma l'ispezione e la pulizia interna possono richiedere un maggiore accesso per la manutenzione.

La scelta dovrebbe essere basata sull'ambiente di processo reale.

La lubrificazione della guida e la manutenzione della cinghia sono diverse

La cinghia di distribuzione funziona normalmente a secco, mentre la guida lineare richiede solitamente lubrificazione.

La manutenzione dovrebbe includere:

• Lubrificazione della guida secondo la specifica del modulo
• Controllo della tensione della cinghia
• Ispezione dei denti e dei bordi della cinghia
• Verifiche dell'allineamento della puleggia
• Rimozione di lanugine e detriti

Non applicare grasso alla cinghia come pratica di manutenzione generale.

Il servizio continuo e prolungato modifica la strategia di manutenzione

Le apparecchiature di avvolgimento e tessili possono funzionare ininterrottamente per lunghi turni di produzione.

Gli intervalli di manutenzione dovrebbero considerare:

• Distanza totale percorsa
• Conteggio invertito
• Orari di funzionamento
• Livello di accelerazione
• Stabilità della tensione della cinghia
• Condizioni di lubrificazione della guida
• Contaminazione ambientale

Un asse trasversale leggermente caricato può comunque accumulare un'esposizione alla fatica molto elevata perché inverte continuamente.

Sincronizzazione con la velocità del web

Alcune macchine da stampa e rivestimento necessitano dell'asse lineare per mantenere una relazione fissa con la velocità del nastro.

Gli esempi includono:

• Correzione della registrazione
• Scansione su più reti
• Tracciamento dei modelli
• Rivestimento trasversale
• Controllo del passo di avvolgimento

Il controller può utilizzare un encoder sul rullo del nastro o sul mandrino come riferimento principale, mentre l'asse del nastro segue un profilo di posizione calcolato.

Una pratica sequenza di selezione

1. Definire il processo.Stampa, rivestimento, avvolgimento, ispezione, taglio o trasferimento?
2. Definire la corsa e la larghezza della macchina.
3. Calcolare la massa in movimento e la sporgenza dell'utensile.
4. Imposta la velocità e l'accelerazione massime.
5. Definire la stabilità della velocità della zona di processo attiva.
6. Verificare i requisiti di storno e di regolamento.
7. Definire la sincronizzazione con rulli o mandrini.
8. Seleziona il profilo della cinghia, la larghezza e la dimensione della puleggia.
9. Dimensioni della coppia, velocità e inerzia del motore.
10. Controllare la rigidità del telaio e della traversa.
11. Valutare la contaminazione da polvere, lanugine, inchiostro o rivestimento.
12. Pianificare la manutenzione in base alla distanza di viaggio effettiva e al numero di inversioni.

Di cosa ha bisogno QRXQ per valutare un asse del nastro di stampa o tessile

• Funzione della macchina
• Colpo richiesto
• Testa mobile o massa del carrello
• Massima velocità e accelerazione
• Requisito di velocità della zona di processo
• Ripetibilità o precisione di registrazione richieste
• Frequenza di inversione
• Requisito di sincronizzazione
• Configurazione ad asse singolo o doppio portale
• Ambiente con polvere, fibre, inchiostro o rivestimento
• Preferenza motore e controller
• Orari di funzionamento giornalieri

Nelle macchine tessili e da stampa, l'asse del nastro migliore non è semplicemente quello più veloce.È l'asse che combina corsa lunga, movimento fluido della zona di processo, inversione ripetibile e sincronizzazione affidabile con il resto della macchina.

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