浙浙江江理理工工大大學(xué)學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題題 目目 柔性圓網(wǎng)噴墨制網(wǎng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)柔性圓網(wǎng)噴墨制網(wǎng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)噴頭與曝光噴頭與曝光 系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)學(xué) 院院 機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)專(zhuān)業(yè)班級(jí) 0909 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（4 4）班）班 姓姓 名名 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 系系 主主 任任 學(xué)院院長(zhǎng)學(xué)院院長(zhǎng) 二二一三一三年年五五月月十二十二日日 柔性圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)-噴頭與曝光燈系統(tǒng) 浙浙 江江 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院 畢業(yè)論文誠(chéng)信聲明 我謹(jǐn)在此保證：本人所寫(xiě)的畢業(yè)論文，凡引用他人的研究成果 均已在參考文獻(xiàn)或注釋中列出。論文主體均由本人獨(dú)立完成，沒(méi)有 抄襲、剽竊他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的研究成果行為。如出現(xiàn)以上違 反知識(shí)產(chǎn)權(quán)的情況，本人愿意承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706153893706 聲明人（簽名）： 年 月 日 柔性圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)-噴頭與曝光燈系統(tǒng) 目 錄 摘 要1 Abstract2 第 1 章 緒論4 1.1 選題的背景與意義.4 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì).5 1.2.1 計(jì)算機(jī)制網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介5 1.2.2 激光照排制網(wǎng)圖 6 1.2.3 制網(wǎng)技術(shù)的研究趨勢(shì)6 1.2.4 我國(guó)制網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展方向 6 1.2.5 國(guó)外圓網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展 8 1.2.6 制網(wǎng)機(jī)新方法的研發(fā) 9 1.3 現(xiàn)設(shè)機(jī)械設(shè)計(jì)10 1.3.1 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法10 1.4 本論文主要研究?jī)?nèi)容.13 第二章：總體設(shè)計(jì)方案.15 2.1 總功能分析 .15 2.2 總功能分解.16 2.2.1 總功能分解的依據(jù).16 2.2.2 總功能分解.17 2.2.3 功能元的解法和解組合.18 2.3 功能元的具體解法.19 2.3.1 噴頭系統(tǒng)功能元的具體解法 .19 2.3.2 曝光燈系統(tǒng)功能元的具體解法 .20 2.4 設(shè)計(jì)要求及總體方案.22 2.5 噴墨圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)的工作過(guò)程 .23 第三章：噴頭系統(tǒng)的設(shè)計(jì)25 3.1 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)述 .25 3.2 電機(jī)的選擇.25 3.3 導(dǎo)軌的選擇.26 3.4.噴頭部分的設(shè)計(jì).28 第四章：曝光燈的設(shè)計(jì)30 4.1 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)述.30 4.2 型材的選用.30 4.3 電機(jī)的選擇 .30 4.4 同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) .31 4.4.1 設(shè)計(jì)要求 .31 4.4.2 已知參數(shù) .32 4.4.3 設(shè)計(jì)計(jì)算（參考 GB11362-89）.32 4.4.4 同步帶齒形尺寸.33 4.4.5 MXL 同步帶輪的幾何尺寸 .33 4.4.6 曝光燈傳動(dòng)用 .34 4.4.7 曝光燈驅(qū)動(dòng)用 .36 4.5 曝光燈組件裝置的設(shè)計(jì) .36 4.6 限位裝置的設(shè)計(jì) .37 4.7 曝光系統(tǒng)整體三維圖.37 4.8 總體部分.38 第五章：總結(jié)39 參考文獻(xiàn)40 致 謝41 1 摘 要 當(dāng)今社會(huì)，紡織品印花是一個(gè)全球性的大產(chǎn)業(yè)。它不僅要滿足人們的衣著 需求，還要滿足家居環(huán)境等的美化要求。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展人民生活水平的提高 和人口的增長(zhǎng)這種需求不斷提升。因此在印染界，對(duì)于印染設(shè)備的技術(shù)要求也 在不斷的提高，這迫使著印染技術(shù)的日益更新。制高效率、高質(zhì)量和低成本的 制網(wǎng)設(shè)備則成了一個(gè)迫切的任務(wù)。如今噴墨制網(wǎng)技術(shù)代替早先的激光制網(wǎng)和噴 蠟制網(wǎng)技術(shù)已成了必然趨勢(shì)。 第一，從圓網(wǎng)噴墨制網(wǎng)機(jī)的歷史背景和現(xiàn)狀著手，闡述了研制圓網(wǎng)噴墨制 網(wǎng)機(jī)的目的和意義。同時(shí)本文提出了論文研究的基本內(nèi)容和主要任務(wù)。 第二，通過(guò)對(duì)圓網(wǎng)噴墨制網(wǎng)機(jī)總的功能結(jié)構(gòu)的分析，提出了圓網(wǎng)噴墨制網(wǎng) 機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)架、噴頭與曝光系統(tǒng)、移動(dòng)尾座等設(shè)計(jì)方案，得出圓網(wǎng)噴墨制 網(wǎng)機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案。 第三，在總體設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了圓網(wǎng)噴墨制網(wǎng)機(jī)噴頭系統(tǒng)和 曝光燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在噴頭系統(tǒng)中，對(duì)于噴頭部分的設(shè)計(jì)，不僅能夠在橫向?qū)崿F(xiàn) 雙向移動(dòng)，而且在縱向的定位也可以調(diào)節(jié)，通過(guò)電機(jī)及螺桿等裝置來(lái)帶動(dòng)，這 樣增加了可制圓網(wǎng)種類(lèi)，提高了生產(chǎn)效率。 在曝光系統(tǒng)中，曝光燈組件在導(dǎo)軌表面上通過(guò)同步帶傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)左右來(lái) 回移動(dòng)，同時(shí)對(duì)組件設(shè)置了徑向移動(dòng)的裝置，通過(guò)兩條平行的線性導(dǎo)軌來(lái)實(shí)現(xiàn) 這一功能，并且行程也得到控制； 結(jié)合其他兩位同學(xué)的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，用PRO/E和Solidworks繪制各部分零件 并進(jìn)行組裝連接。最后對(duì)本次設(shè)計(jì)做出最后的總結(jié)。 關(guān)鍵詞：制網(wǎng)機(jī);設(shè)計(jì);噴頭系統(tǒng);曝光燈系統(tǒng) . 柔性圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)-噴頭與曝光燈系統(tǒng) 2 Abstract Nowadays ，Textile printing is a global industry.not only it need to meet the peoples demand ,But also meet the landscaping requirements of the home environment.With the economic developmes,the peoples living standards is improving and population is growting ,the demand is rising.Therefore,The technical requirements for the dyeing and printing equipment has been improved. the growing printing and dyeing technology is update.the high efficiency, high-quality and low- cost system for network equipment has become an urgent task. Today the inkjet technology insteads of the earlier laser engraving and spray wax network technology has become an trend for sure. First, the interview of ink-jet system from the network is from the history and current situation on the development of ink-jet rotary screen machine system , and describes a simple screen technology system as well as the trend of the new method. This paper on this basis studies the basic content and the main issues that need to be resolved. Senconde,under the design requirements, through ink-jet rotary screen machine system network analysis of the overall functional structure, get this system made of rotary drive transmission network inkjet system with the rack, mobile tailstock, sprinkler systems and exposure design. This system combines with consideration of the design of machine came to the conclusion that ink-jet rotary screen machine system network design program. Third,in the basis of the design program, the paper elaborated on the exposure and sprinkler system design of the ink-jet rotary screen machine system network.in the sprinkler system, part of the nozzle design, in addition to two-way movement in the horizontal, vertical positioning at the same time can be adjusted through the motor and drive screw and other devices, such an increase can be rotary type of system to improve the production efficiency .In the exposure system, exposure of light components in the surface profiles through the realization of timing belt around gear 3 back and forth movement, at the same time set up a radial component of mobile devices, through two parallel linear guides to achieve this functionality and visit also brought under control. Combine the other two students with mobile Tailstock transmission based on the use of PRO / E and Solidworks software figured out the system network of the various parts of machine parts, and assembly connections. Keywords: net machine system;design;Sprinkler system;Exposure System 柔性圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)-噴頭與曝光燈系統(tǒng) 4 第 1 章 緒論 1.1 選題的背景與意義 當(dāng)今社會(huì)，我們常常可以看見(jiàn)花花綠綠的人群，穿著形形色色的服裝。其 中大部分人群只知道服裝的好看與否，卻不知道其中圖案的印花技術(shù)。其實(shí)早 在新石器時(shí)代印花技術(shù)就已經(jīng)產(chǎn)生。印花產(chǎn)品時(shí)尚性強(qiáng)、流行周期短、可選擇 性大，屬個(gè)性化的藝術(shù)+技術(shù)產(chǎn)品。目前紡織品印花是一個(gè)全球性的大產(chǎn)業(yè)它不 僅要滿足人們的衣著需求，還要滿足家居環(huán)境等的美化要求隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展人 民生活水平的提高和人口的增長(zhǎng)這種需求不斷提升。因此在印染界，對(duì)于印染 設(shè)備的技術(shù)要求也在不斷的提高，這迫使著印染技術(shù)的日益更新。而制網(wǎng)技術(shù) 的先進(jìn)與否，直接的影響到了印染效率的高低1。所以如何提高制網(wǎng)效率就成 了印染行業(yè)最關(guān)鍵的問(wèn)題。 傳統(tǒng)印刷一直離不開(kāi)壓印，要轉(zhuǎn)印就必須要制版，然而制版的成本和時(shí)間， 無(wú)論怎么進(jìn)步也無(wú)法滿足少量多樣的現(xiàn)代印刷趨勢(shì)，為了找到簡(jiǎn)易、低成本的 印刷方法，于是就往無(wú)版、無(wú)壓力的噴墨印刷發(fā)展。噴墨印刷技術(shù)是一種無(wú)版、 無(wú)壓、無(wú)需接觸承印物的數(shù)字成像技術(shù)，省去了傳統(tǒng)印刷方法所需的制版設(shè)備、 版材以及膠片等耗材，而且能在不同材質(zhì)及不同厚度的平面、曲面和球面等異 形承印物上印刷，不受幅面大小的限制。噴墨技術(shù)的提高帶動(dòng)著噴墨制網(wǎng)技術(shù) 的飛速發(fā)展。 近幾年，噴墨制網(wǎng)技術(shù)在整個(gè)制網(wǎng)界悄然崛起，它相對(duì)于早先的激光制網(wǎng) 和噴蠟制網(wǎng)技術(shù)，在制網(wǎng)效率和節(jié)約成本上有了很大的提高，而且制網(wǎng)精度也 非前兩者可比。利用噴墨打印的原理，通過(guò)打印噴頭將數(shù)字圖像以模擬液滴的 形式直接打印在己上好感光膠的圓網(wǎng)上。圓網(wǎng)噴墨制網(wǎng)機(jī)采用光柵，分別控制 圓網(wǎng)和噴頭的移動(dòng)，從原理上消除由于圓網(wǎng)直徑大小差異所帶來(lái)的誤差及幅面 連曬時(shí)的對(duì)位誤差和人工操作所帶來(lái)的一系列誤差，花型拼接和對(duì)位都非常準(zhǔn) 確。瑞士的 ZUND 公司，在噴墨制網(wǎng)領(lǐng)域掌握著較高的技術(shù)水平，并在不斷的對(duì) 其進(jìn)行研究和改進(jìn)。噴墨技術(shù)雖已成為主流技術(shù)，但由于在印花制網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng) 用比較晚，所以工廠使用噴墨制網(wǎng)暫時(shí)還不多。然而，噴墨制網(wǎng)在未來(lái)幾年內(nèi)， 將會(huì)取代噴蠟制網(wǎng)。噴墨制網(wǎng)系統(tǒng)是當(dāng)今最先進(jìn)的制網(wǎng)新技術(shù)。該技術(shù)以成熟 的噴墨技術(shù)為核心，集計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、CAD 設(shè)計(jì)和數(shù)字處理系統(tǒng)以及高技術(shù)的機(jī) 5 械、電子零部件和精細(xì)化工材料于一體，具有制網(wǎng)精度高、生產(chǎn)周期短和生產(chǎn) 成本低等優(yōu)點(diǎn)，代表當(dāng)今紡織印花制網(wǎng)技術(shù)的主流方向。本文主要介紹現(xiàn)代機(jī) 械設(shè)計(jì)方法及國(guó)內(nèi)外制網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1.2.1 計(jì)算機(jī)制網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)介 所謂計(jì)算機(jī)制網(wǎng)技術(shù)，是指在印花 CAD 基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種不需要制片 （FILM）就可以直接制網(wǎng)的新型機(jī)器設(shè)備。由于它省略了制片這一環(huán)節(jié)，從而 使制網(wǎng)效率，精度大大的提高，解決了傳統(tǒng)制網(wǎng)環(huán)節(jié)中的接版問(wèn)題4。 1.2.2 制網(wǎng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的制網(wǎng)方法多種多樣，有傳統(tǒng)的方法，也有先進(jìn)的制網(wǎng)方法。主 要的幾種制網(wǎng)方法如下： 1.照相制網(wǎng)法，照相制網(wǎng)法算是一種較為落后的制網(wǎng)方法，其主要制網(wǎng)工 藝流程為： 1-1 照相制網(wǎng)圖 照相制網(wǎng)法的缺點(diǎn)比較明顯，非常的耗工時(shí)，工序繁雜，多達(dá) 37 道，非常 的耗工時(shí)，其制網(wǎng)速度遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需求，且印花效果差，所以將逐漸推 出歷史舞臺(tái)。 2.激光照排制網(wǎng)法，激光照排制網(wǎng)法在國(guó)內(nèi)運(yùn)用的較多，其工藝如下 ： 1-2 激光照排制網(wǎng)圖 激光照排制網(wǎng)法相對(duì)于照相制網(wǎng)，其制網(wǎng)工序大大減少，制網(wǎng)速度大幅提 升，滿足了市場(chǎng)的需求，但是同時(shí)它在激光照排過(guò)程中，存在大量的技術(shù)問(wèn)題， 原稿掃描 電腦分色激光照排 連曬、檢查修片、調(diào)為打線 置圓網(wǎng)、清潔、干燥 涂膠 圖稿連曬 曝光 顯影、水洗、完成制網(wǎng) 感光、顯影 完成制網(wǎng) 柔性圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)-噴頭與曝光燈系統(tǒng) 6 比如激光產(chǎn)生耗能大，膠網(wǎng)燒制產(chǎn)生大量污染性氣體等，因此，這種方法也有 待改進(jìn)。 3.噴蠟、噴墨制網(wǎng)法，這兩種方法的原理基本一致，如下： 1-3 流程簡(jiǎn)圖 噴臘、噴墨制網(wǎng)，在根本上解決了激光帶來(lái)的各種技術(shù)問(wèn)題，但是噴墨相對(duì) 于噴蠟，墨水成本遠(yuǎn)小于臘的成本，且墨水本身就是液體的，已于提高印網(wǎng)的 精度，因此噴墨制網(wǎng)更能適應(yīng)時(shí)代的要求，將得到廣泛的應(yīng)用。 1.2.3 制網(wǎng)技術(shù)的研究趨勢(shì) 制網(wǎng)技術(shù)一路走來(lái)，經(jīng)歷照排制網(wǎng)、激光制網(wǎng)、噴蠟噴墨制網(wǎng)等階段，制 網(wǎng)技術(shù)一步步提高，不斷的適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)于印網(wǎng)的需求。對(duì)于噴墨制網(wǎng)，由于其 結(jié)合了前幾種制網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并且摒棄了它們的各種缺點(diǎn)，且能滿足市場(chǎng)對(duì) 于印染的高產(chǎn)量、高品質(zhì)等各種要求。因此對(duì)噴墨制網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步研究和探 討，是當(dāng)下主要的研究趨勢(shì)。 1.2.4 我國(guó)制網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展方向 我國(guó)從90年代中期開(kāi)始推廣電腦分色系統(tǒng)和印花激光成像機(jī)，在制網(wǎng)工藝 上采用的是電腦分色、激光成像出膠片和手工包網(wǎng)制作這種工作流程，這一技 術(shù)的推廣使得印花制網(wǎng)工藝改變了傳統(tǒng)的手工描稿方式，有效地提高了生產(chǎn)效 率，在一定程度上提高了制網(wǎng)精度。但這套技術(shù)仍?xún)H僅局限于制網(wǎng)工藝前端的 花樣圖形處理方面，尚未達(dá)到國(guó)外的直接制網(wǎng)的技術(shù)層面。 20世紀(jì)90年代末期，我國(guó)的直接制網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備問(wèn)世了。1999年我國(guó)引進(jìn) 美國(guó)技術(shù)，開(kāi)發(fā)出適合我國(guó)印花工藝的第一代噴射類(lèi)直接制網(wǎng)機(jī)。其工作原理 是用蠟和墨水代替?zhèn)鹘y(tǒng)的印花膠片，直接在網(wǎng)上制作所需花形，大大提高了制 網(wǎng)精度，又一次縮短了制網(wǎng)工藝流程，從而打破了該類(lèi)產(chǎn)品完全依靠進(jìn)口的局 面。 國(guó)內(nèi)第一代直接制網(wǎng)機(jī)有噴蠟、噴墨兩種類(lèi)型的機(jī)器，引進(jìn)國(guó)外較為早期 的技術(shù)，噴蠟頭為160個(gè)噴嘴，噴墨頭為128個(gè)噴嘴。在先期推進(jìn)市場(chǎng)后，起初 的確為廠家解決了一些難題，如滿地云紋的顏色過(guò)渡、接版印等。但是由于第 原樣 噴墨 曝光 顯影 沖洗完成 7 一代設(shè)備使用了大量國(guó)產(chǎn)零部件，其品質(zhì)難以保證設(shè)備的精度和穩(wěn)定性，加之 核心技術(shù)依靠國(guó)外并且消化也不夠，因此第一代直接制網(wǎng)機(jī)在技術(shù)上存在固有 缺陷，隨著國(guó)際流行面料花樣趨向不斷變化和要求的提高，已經(jīng)很難滿足印染 企業(yè)對(duì)設(shè)備性能的要求。印花企業(yè)將直接制網(wǎng)設(shè)備的需求再次轉(zhuǎn)向了進(jìn)口設(shè)備， 國(guó)內(nèi)的制造商同樣面臨著重大難題，亟待對(duì)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和品質(zhì)提高。 通過(guò)對(duì)中國(guó)印花企業(yè)的嚴(yán)格調(diào)研和對(duì)目前國(guó)內(nèi)使用的第一代直接制網(wǎng)機(jī)的 技術(shù)分析后，不久前在中國(guó)杭州市古蕩科技園區(qū)，由中美合資組建了一家專(zhuān)業(yè) 制造輸出設(shè)備的高科技公司，制造第二代直接制網(wǎng)設(shè)備，將目前美國(guó)最新的第 二代產(chǎn)品的技術(shù)與設(shè)備直接引進(jìn)國(guó)內(nèi)，做到技術(shù)與國(guó)際接軌，產(chǎn)品與國(guó)際同步 投入市場(chǎng)，向中國(guó)印染企業(yè)推出合資產(chǎn)品噴蠟（噴墨）制網(wǎng)機(jī)及噴蠟噴 墨全能型制網(wǎng)機(jī)。 在第一代直接制網(wǎng)機(jī)的基礎(chǔ)上，這家公司引進(jìn)美國(guó)技術(shù)，推出性能穩(wěn)定、 品質(zhì)優(yōu)秀的第二代直接制網(wǎng)設(shè)備。專(zhuān)業(yè)從事印染、印刷CAD軟件和輸出設(shè)備的研 發(fā)、制造和銷(xiāo)售，目前已經(jīng)推出電子雕刻機(jī)、全自動(dòng)高精度激光照排機(jī)、噴蠟 （噴墨）雕版設(shè)備和噴蠟（噴墨）直接制網(wǎng)設(shè)備等多種輸出設(shè)備。 ATEXCO SCREEN RS3500圓網(wǎng)直接噴墨制網(wǎng)機(jī)是由杭州宏華數(shù)碼科技股份 有限公司開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的新一代電腦一體化制版設(shè)備(CAM)，它有2種不同的規(guī)格， 可以用同樣的精度來(lái)完成641、820、914mm等各種不同圓周長(zhǎng)的圓網(wǎng)制版工作。 設(shè)備所特有的精密定位技術(shù)，保證了定位精度高達(dá)0.035ram。同時(shí)，它的不問(wèn) 斷墨水自動(dòng)供給裝置和噴頭自動(dòng)清洗裝置，保證了系統(tǒng)在噴墨制網(wǎng)時(shí)能夠連續(xù) 工作。 通過(guò)公司開(kāi)發(fā)的分色系統(tǒng)生成的圖像文件， 可直接噴墨在涂好感光膠的圓 網(wǎng)花筒上，經(jīng)感光沖網(wǎng)即可獲得生產(chǎn)用的網(wǎng)版，且網(wǎng)版清晰、均勻，花型逼真， 重演性好，能獲得與原稿同樣精美的效果。采用ATEXCO SCRE EN RS3500直接 制網(wǎng)，產(chǎn)品精度高，其優(yōu)勢(shì)是電腦印花分色無(wú)法相比的，還能制作滿地云紋， 同行廠家無(wú)法模仿。該技術(shù)不再需要傳統(tǒng)的照相制版設(shè)備、拷貝機(jī)、一次性感 光機(jī)以及大量的膠片等，直接將整幅花稿噴在網(wǎng)上， 自動(dòng)化程度高，速度快、 效率高，一只網(wǎng)可在30rain內(nèi)制成，而且完全可以在明處操作。客戶在獲得精 美印制效果的同時(shí)也簡(jiǎn)化了制網(wǎng)的工藝，縮短了加工時(shí)間并節(jié)約了生產(chǎn)成本6。 柔性圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)-噴頭與曝光燈系統(tǒng) 8 1.2.5 國(guó)外圓網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展 圓網(wǎng)制網(wǎng)技術(shù)大致可分為五大類(lèi)7： 第一類(lèi):以?shī)W地利ZIMMER公司為代表的電鑄刻花一次成型制網(wǎng) 把經(jīng)高度磨光處理的不銹鋼管光版胎模放在電解槽里電鑄，使鎳金屬電解 晶體沉積在胎模的導(dǎo)體上，當(dāng)鎳層達(dá)到需要的厚度時(shí)，取出胎模，使鎳層與胎 模分離，接著光版鎳層圓筒從胎模上脫落，得到圓筒基體。基體表面再刮涂感 光乳膠，烘干；基體表面再包上有網(wǎng)點(diǎn)的分色負(fù)片或感光顯影后，高溫焙烘， 使感光膠固化，制版時(shí)，然后再用重鉻酸鉀溶液進(jìn)行鈍化處理，放人電解槽內(nèi) 進(jìn)行電鑄，鎳金屬電解晶體沉積在芯筒的. 第二類(lèi):感光法制網(wǎng) 感光制網(wǎng)的原理是將含有對(duì)光敏感的化學(xué)藥劑涂到圓網(wǎng)網(wǎng)坯上，低溫烘干 后，將花樣分色膠片包覆其上，然后進(jìn)行曝光、顯影、沖洗等，在網(wǎng)上制成所 需花紋。在印花過(guò)程中，使色漿從網(wǎng)中滲出，達(dá)到印制圖案的目的。 第三類(lèi):以荷蘭STORK公司為代表的激光制網(wǎng) 激光制網(wǎng)技術(shù)8 是STORK公司20世紀(jì)80年代末推出的。激光制網(wǎng)集激光技 術(shù)、電腦分色技術(shù)、精密機(jī)械制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)于體，由電腦花樣 分色的數(shù)字信息控制激光打點(diǎn)，直接在已涂膠的網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息的點(diǎn)陣還原， 經(jīng)激光瞬時(shí)燒蝕而“雕刻”出所需花紋。 第四類(lèi):以德國(guó)CST公司、瑞士LUSHER公司為代表的噴蠟制網(wǎng)9。20世紀(jì)90年代 中期，人們把電腦打印技術(shù)應(yīng)用到制網(wǎng)技術(shù)上。噴蠟制網(wǎng)的核心技術(shù)是噴蠟技 術(shù)，它的工作原理在學(xué)術(shù)上稱(chēng)之為“熱溶式DOD”。蠟塊在常溫下是固體，加熱 溶化成液體，將液體蠟經(jīng)壓電式噴蠟頭噴至網(wǎng)坯上，又冷卻為固體再進(jìn)行曝光、 顯影、沖洗，完成制網(wǎng)。 第五類(lèi):以瑞士 PERFECrA 公司為代表的噴墨制網(wǎng) 噴墨制網(wǎng)技術(shù)的工作原理與噴蠟制網(wǎng)的原理基本相似，但仍有區(qū)別。墨水 本身是一種液體，不需加熱溶化，而是直接經(jīng)微壓電式噴頭10 噴出，形成相 應(yīng)的噴墨花紋圖案。 它的優(yōu)缺點(diǎn)是，其中它的優(yōu)點(diǎn)是(1)精度更高 可以打印出720、1440 dpi的 9 高精度花型。(2)成本低(使用成本低于10 m )。(3)制網(wǎng)速度快，可達(dá)612 minm (180360dpi條件下使用) 11。(4)網(wǎng)易沖洗。噴墨制網(wǎng)機(jī)噴好后，直 接用水沖網(wǎng)，即可完成制網(wǎng)。(5)噴頭壽命為l0l2個(gè)月，噴射頻率快。(6)不 需經(jīng)過(guò)膠片拼接和包網(wǎng)等過(guò)程。 而它的缺點(diǎn)是噴墨時(shí)有時(shí)產(chǎn)生飛濺現(xiàn)象12。 1.2.6 制網(wǎng)機(jī)新方法的研發(fā) 最近，美國(guó)網(wǎng)版印刷研究所在噴墨技術(shù)上又有重大突破，推出直接制網(wǎng)印 版的噴墨印刷機(jī)FastSCREENTM。它采用一個(gè)機(jī)器人印刷頭，將專(zhuān)門(mén)的UV黑色染 料FasLiNK TM，直接、高速地印刷到涂好感光乳劑的網(wǎng)版上，不需使用制版軟 片F(xiàn)astSCREENTM用于T恤印刷行業(yè)，使用的網(wǎng)框尺寸(外徑)為66 X 86cm。它可 以使用木網(wǎng)框堅(jiān)硬的鋁網(wǎng)框和可重復(fù)繃網(wǎng)的網(wǎng)版，并帶有銷(xiāo)釘定位系統(tǒng)。根據(jù) 圖像的尺寸和文件的分辨力，多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的圖像都能在25min內(nèi)完成。 FasLSCREENTM有一個(gè)任選的臺(tái)上曝光裝置FastLIGIITTM (專(zhuān)利產(chǎn)品)，當(dāng)在涂好 感光膠的膜版上印刷好圖像之后，膜版可在高輸出的UV光下立即曝光，操作者 可從噴墨印刷機(jī)上取下膜版直接到?jīng)_洗槽沖洗。FasLSCREENTM內(nèi)裝有一個(gè)激光 安全自動(dòng)裝置，當(dāng)印刷頭通道上出現(xiàn)任何情況時(shí)機(jī)器能夠停止運(yùn)轉(zhuǎn)。該噴墨印 刷機(jī)包括輥床在內(nèi)的實(shí)際尺寸是244(長(zhǎng))X 140 (寬)X 120cm (高)，使用標(biāo)準(zhǔn)電 壓110V。若外配一個(gè)專(zhuān)用附件，F(xiàn)ast SCREEN TM噴墨制版機(jī)能很容易地轉(zhuǎn)變成 能在紡織品上直接噴繪的機(jī)器FastTJET JUMBO，可用于大的海濱浴巾、大手 帕、超大T恤的印刷，采用帽子支架還可同時(shí)Ep4個(gè)棒球帽。另有一些配件供選 擇，可印刷不同類(lèi)型和尺寸的紡織品。 1.2.7 小結(jié) 在信息告訴發(fā)展的今天，人們希望未來(lái)的印花制網(wǎng)向著高速、高效、高質(zhì) 量方向發(fā)展，圓網(wǎng)噴墨制網(wǎng)技術(shù)正符合這一要求。圓網(wǎng)噴墨制網(wǎng)技術(shù)是 20 世紀(jì) 90 年代國(guó)際上出現(xiàn)的最新制網(wǎng)技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)印花技術(shù)的一個(gè)重大突破，是集 計(jì)算機(jī)、電子信息、機(jī)械多種學(xué)科于一體的綜合性高新技術(shù)。數(shù)圓網(wǎng)噴墨制網(wǎng) 技術(shù)改變了傳統(tǒng)制網(wǎng)技術(shù)的生產(chǎn)模式。給紡織印染業(yè)帶來(lái)了一個(gè)全新的概念， 使印花業(yè)從傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型工業(yè)進(jìn)人了數(shù)碼高科技時(shí)代。 柔性圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)-噴頭與曝光燈系統(tǒng) 10 人類(lèi)從事的各種活動(dòng)都離不開(kāi)設(shè)計(jì)。人類(lèi)所創(chuàng)造的物質(zhì)文明無(wú)一不與設(shè)計(jì) 相關(guān)。創(chuàng)新是設(shè)計(jì)的本質(zhì)，也是設(shè)計(jì)活動(dòng)的最終目的。沒(méi)有創(chuàng)新，就沒(méi)有豐富 多彩的世界。隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，大量科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，產(chǎn) 品更新?lián)Q代的周期愈來(lái)愈短，同時(shí)在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)也將日趨激烈。創(chuàng)新正 是適應(yīng)這一全球性最新發(fā)展形勢(shì)所采取的重要途徑和手段，只有創(chuàng)新產(chǎn)品才能 滿足、開(kāi)拓出新的需，才能在瞬息萬(wàn)變的國(guó)際市場(chǎng)上有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，所以研 究現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)有著其特殊的意義13。本課題擬采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，開(kāi)展圓 網(wǎng)噴墨制網(wǎng)機(jī)的設(shè)計(jì)。 1.3 現(xiàn)設(shè)機(jī)械設(shè)計(jì) 1.3.1 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法 為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品在質(zhì)量、功能、成本、開(kāi)發(fā)周期及服務(wù)方面更高要求， 已逐漸形成一個(gè)為在提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、水平和效率的現(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計(jì)體系。現(xiàn)代 機(jī)械設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方法構(gòu)成現(xiàn)代設(shè)計(jì)體系、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)3。 隨著科技的進(jìn)步，試驗(yàn)手段的加強(qiáng)，設(shè)計(jì)水平發(fā)展很快。首先，機(jī)械設(shè)計(jì) 的基礎(chǔ)理論和各種專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)機(jī)理的研究得到進(jìn)一步加強(qiáng)；其次，關(guān)鍵零部 件的設(shè)計(jì)研究得到加強(qiáng)?？v觀整個(gè)設(shè)計(jì)發(fā)展過(guò)程，設(shè)計(jì)從宏觀走向微觀，從靜 態(tài)走向動(dòng)態(tài)，從單目標(biāo)設(shè)計(jì)走向多目標(biāo)綜合設(shè)計(jì)。 第一，通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)完善產(chǎn)品的功能及原理。 任何一種機(jī)器的更新?lián)Q代都有三個(gè)途徑：一是改革工作原理；二是通過(guò)改 進(jìn)工業(yè)結(jié)構(gòu)和材料，提高技術(shù)性能；三是加強(qiáng)輔助功能，使其更適應(yīng)使用者的 心理。產(chǎn)品的功能原理受約于科技進(jìn)步，任何機(jī)械產(chǎn)品都具有時(shí)代的局限性， 時(shí)代在前進(jìn)，科技在飛速發(fā)展，產(chǎn)品的功能和原理就會(huì)發(fā)展。 第二，通過(guò)設(shè)計(jì)提高產(chǎn)品質(zhì)量。 基本性能方面。隨著科技的進(jìn)步，出現(xiàn)一系列的新工藝、新材料，這些 新工藝、新材料使產(chǎn)品的某些性能指標(biāo)有明顯的提高，使產(chǎn)品在功能原理上的 不足得到補(bǔ)償，使原來(lái)比較完善的產(chǎn)品在功能原理的優(yōu)越性方面顯得更加突出。 適應(yīng)能力方面。機(jī)械設(shè)計(jì)除應(yīng)滿足產(chǎn)品的基本性能外，還要考慮工作情 況發(fā)生變化時(shí)的產(chǎn)品適應(yīng)能力，如作業(yè)對(duì)象特征、工作狀況、環(huán)境條件。 11 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)原則 (1)功能滿足原則。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目的是構(gòu)造能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)定功能的產(chǎn)品。如 果產(chǎn)品不具備要求的功能，設(shè)計(jì)就失去價(jià)值，滿足功能是各類(lèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的必要 原則。 (2) 工藝優(yōu)良原則。指設(shè)計(jì)能夠且容易通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)，它包括：可 制造性、可裝配性、可測(cè)試性。 (3)質(zhì)量保障原則。保證質(zhì)量是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要原則。產(chǎn)品質(zhì)量主要由性 能和可靠性決定，因此這類(lèi)原則主要包括：性能指標(biāo)、可靠性、強(qiáng)度原則、剛 度原則、穩(wěn)定性、抗磨損性、抗腐蝕性、抗蠕變性、動(dòng)態(tài)特性、平衡特性和熱 特性。 (4)經(jīng)濟(jì)合理原則。要求產(chǎn)品具有較低的開(kāi)發(fā)成本和使用費(fèi)用。 (5)社會(huì)使用原則?？紤]產(chǎn)品投放市場(chǎng)后的表現(xiàn)行為，包括：環(huán)境友好性、 環(huán)境適應(yīng)性、人機(jī)友好性、可維修性、安全性、可安裝性、可拆卸性、可回收 性。 1.3.2現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論及方法 設(shè)計(jì)理論是對(duì)產(chǎn)品原理和機(jī)理的科學(xué)總結(jié)，設(shè)計(jì)方法是使產(chǎn)品滿足以及判 斷產(chǎn)品是否滿足設(shè)計(jì)原則的依據(jù)?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是基于設(shè)計(jì)理論形成的，因而 更具科學(xué)性和邏輯性。但一些方法要有完善和發(fā)展的過(guò)程，所以現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 還不能完全取代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，一些行之有效的經(jīng)驗(yàn)方法目前仍在廣泛使用， 它們?nèi)允乾F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的重要組成。 1利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的設(shè)計(jì)方法。采用三維圖形和超媒體技術(shù)描 述產(chǎn)品的構(gòu)思和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期即采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，借助于設(shè) 計(jì)方法學(xué)，利用多媒體工具進(jìn)行系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。根據(jù)這一指導(dǎo)思想，利用數(shù)學(xué)系 統(tǒng)理論，同時(shí)考慮系統(tǒng)工程理論產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法學(xué)，研制出適合 于產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期使用的多媒體開(kāi)發(fā)系統(tǒng)軟件。根據(jù)這一設(shè)計(jì)方法，往往把產(chǎn)品 的整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程概括為產(chǎn)品規(guī)劃、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)規(guī)劃三個(gè)階段，并且充分利用了 現(xiàn)有的CAD尖端技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。 Banerjee 和 Guan 在虛擬現(xiàn)實(shí)里已經(jīng)發(fā)表了裝配順序和裝配規(guī)劃并且確 定了裝配規(guī)劃是一個(gè)重要的虛擬現(xiàn)實(shí)額應(yīng)用，可以解決一些常見(jiàn)問(wèn)題的執(zhí)行。 柔性圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)-噴頭與曝光燈系統(tǒng) 12 對(duì)比裝配規(guī)劃中的非逼真與逼真的環(huán)境，他們提出虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的好處是， 支 持裝配規(guī)劃。孫等人提出的是實(shí)時(shí)虛擬規(guī)劃環(huán)境中使用兩個(gè)之間的相互作用。 手冊(cè)4基于虛擬現(xiàn)實(shí)的裝配規(guī)劃與仿真應(yīng)用,已雙向連接與基于特征的參數(shù)化 CAD 系統(tǒng)，包括以先進(jìn)的物理為基礎(chǔ)的建模技術(shù)和現(xiàn)實(shí)的處理部分5。 2積極開(kāi)發(fā)發(fā)展綠色設(shè)計(jì)、制造。 綠色設(shè)計(jì)制造是現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造的可持續(xù)發(fā)展模式。人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到環(huán)境 與發(fā)展是密不可分的。要從根本上解決環(huán)境問(wèn)題，必須轉(zhuǎn)變發(fā)展模式和消費(fèi)模 式，即為資源型發(fā)展模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)型發(fā)展模式，依靠科技進(jìn)步，節(jié)約資 源和能源，提高效益，減少?gòu)U物排放，實(shí)旌清潔生產(chǎn)和文明消費(fèi)，建立資源與 環(huán)境相聯(lián)系的新的發(fā)展模式。 發(fā)展綠色設(shè)計(jì)制造將為企業(yè)發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇。開(kāi)發(fā)綠色設(shè)計(jì)制造是人 類(lèi)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，是每個(gè)企業(yè)家必須考慮的企業(yè)行為。實(shí)際 上，綠色制造不僅是一個(gè)社會(huì)效益顯著的行為，也可能是取得顯著經(jīng)濟(jì)效益的 有效手段。環(huán)境全面改善，一方面可改善員工的健康狀況和提高工作安全性， 減少不必要的開(kāi)支；另一方面在綠色制造環(huán)境下工作的員工心情舒暢，有助于 提高員工的主觀能動(dòng)性和工作效率，以創(chuàng)造出最大的利潤(rùn)，使企業(yè)具有更好的 社會(huì)形象，為企業(yè)增加無(wú)形資產(chǎn)。 發(fā)展綠色制造將推動(dòng)新一輪技術(shù)創(chuàng)新。在全球性競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的背景下， 利用高新技術(shù)和現(xiàn)代化管理來(lái)提高生產(chǎn)率，節(jié)約自然資源投入，以及節(jié)約勞動(dòng) 和各種形式的資本，是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與發(fā)展的主要源泉。事實(shí)上，無(wú)論從技術(shù) 發(fā)展，還是從需求推動(dòng)的角度，綠色制造已經(jīng)在影響和引導(dǎo)當(dāng)今的技術(shù)發(fā)展方 向。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造技術(shù)，從企業(yè)組織到營(yíng)銷(xiāo)策略的制定，一批綠色制造技 術(shù)與概念已經(jīng)在發(fā)展之中。實(shí)旌綠色設(shè)計(jì)制造是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，研 究一套綠色設(shè) 計(jì)制造的評(píng)估指標(biāo)體系和評(píng)估系統(tǒng)，是當(dāng)前綠色設(shè)計(jì)制造的研究和實(shí)旌急需解 決的問(wèn)題。 3.充分利用機(jī)電一體化技術(shù) 當(dāng)今科技突飛猛進(jìn)，科學(xué)的交叉與綜合，各學(xué)科間的相互聯(lián)系、相互滲透， 使得用機(jī)電一體化來(lái)設(shè)計(jì)更科學(xué)。機(jī)電一體化是一種復(fù)合化技術(shù)，它是機(jī)械技 13 術(shù)與微電子技術(shù)信息互相滲透的產(chǎn)物，是機(jī)電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。應(yīng)用機(jī)械 電子等有關(guān)技術(shù)對(duì)它們進(jìn)行有機(jī)的組合與綜合，實(shí)現(xiàn)了整體最佳化，是在信息 論、控制論和系統(tǒng)論的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的應(yīng)用技術(shù)。 隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)正朝著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、智能化 設(shè)計(jì)方向邁進(jìn)，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品將更進(jìn)一步服務(wù)于社會(huì)。 1.4 本論文主要研究?jī)?nèi)容 第一，從圓網(wǎng)噴墨制網(wǎng)機(jī)的歷史背景和現(xiàn)狀著手，闡述研制圓網(wǎng)噴墨制網(wǎng) 機(jī)的目的和意義。同時(shí)本文提出論文研究的基本內(nèi)容和主要任務(wù)。 第二，通過(guò)對(duì)圓網(wǎng)噴墨制網(wǎng)機(jī)總的功能結(jié)構(gòu)的分析，提出圓網(wǎng)噴墨制網(wǎng)機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)架、噴頭與曝光系統(tǒng)、移動(dòng)尾座等設(shè)計(jì)方案，得出圓網(wǎng)噴墨制網(wǎng) 機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案。 第三，在總體設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述圓網(wǎng)噴墨制網(wǎng)機(jī)噴頭系統(tǒng)和曝 光燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在噴頭系統(tǒng)中，對(duì)于噴頭部分的設(shè)計(jì)，不僅能夠在橫向?qū)崿F(xiàn)雙 向移動(dòng)，而且在縱向的定位也可以調(diào)節(jié)，通過(guò)電機(jī)及螺桿等裝置來(lái)帶動(dòng)，這樣 增加可制圓網(wǎng)種類(lèi)，提高了生產(chǎn)效率。在曝光系統(tǒng)中，曝光燈組件在導(dǎo)軌表面 上通過(guò)同步帶傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)左右來(lái)回移動(dòng)，同時(shí)對(duì)組件設(shè)置了徑向移動(dòng)的裝置， 通過(guò)兩條平行的線性導(dǎo)軌來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能，并且行程也得到控制； 柔性圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)-噴頭與曝光燈系統(tǒng) 14 第二章 總體設(shè)計(jì)方案 2.1 總功能分析 圓網(wǎng)直接噴墨制網(wǎng)系統(tǒng)將電腦分色(CAD)系統(tǒng)產(chǎn)生的各套色圖像信息轉(zhuǎn)換 成墨滴，噴射在涂好感光膠的圓網(wǎng)上，而后感光，利用油墨的防紫外線照射特 性，將要雕刻的部分同其它部分區(qū)分開(kāi)來(lái)14。 圖圖 2-12-1 圓網(wǎng)直接制網(wǎng)系統(tǒng)黑箱示意圖圓網(wǎng)直接制網(wǎng)系統(tǒng)黑箱示意圖 我們把圓網(wǎng)直接制網(wǎng)系統(tǒng)的總功能描述為制版，它的黑箱示意圖如圖 2-1 所示。它是以物料的轉(zhuǎn)換為主的機(jī)械系統(tǒng)，也即物料流是主流，輸入物料流是 絲網(wǎng)以及無(wú)秩序的墨水，輸出物料流是已有花型圖案的印花用的絲網(wǎng)。輸入物 料流同輸出物料流區(qū)別在于前者的，物料之間是無(wú)序的組合，而后者是物料之 間有序的組合。 2.2 總功能分解 2.2.1 總功能分解的依據(jù) 由圓網(wǎng)直接噴墨制網(wǎng)的總功能，可知圓網(wǎng)直接噴墨制網(wǎng)系統(tǒng)的目的功能是 噴墨制網(wǎng)。從圓網(wǎng)直接噴墨制網(wǎng)工藝流程分析，噴墨制網(wǎng)由噴墨、曝光、沖洗 三個(gè)工序組成。 能量 絲網(wǎng)、無(wú)序的墨水 信息 噴墨制網(wǎng) 系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響 印花用的絲網(wǎng) 系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的干擾 15 圖圖 2-22-2 圓網(wǎng)直接制網(wǎng)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖圓網(wǎng)直接制網(wǎng)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖 考慮主流物料流的變化，噴墨時(shí)是實(shí)現(xiàn)物料位置和秩序上的變化，輸入物 料是絲網(wǎng)和無(wú)秩序離散的墨水，輸出物料是具有由噴滴組成圖像的絲網(wǎng)；曝光 時(shí)是物料性質(zhì)上的變化，使圓網(wǎng)上的感光膠固化。考慮設(shè)計(jì)要求表的各項(xiàng)要求， 需要對(duì)加入一些輔助功能，以保證機(jī)器的正常工作，如顯示功能，調(diào)整功能； 需要加入控制功能，處理信息和接受控制指令；需要加入連接和支撐功能，以 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部各組成部分之間及系統(tǒng)與外部的連接支撐；需要加入動(dòng)力功能部 分，以所期望的方式為其他部分提供和轉(zhuǎn)換能量?？紤]各功能之間的相互關(guān)系， 建立功能結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖 2-2 所示12。 簡(jiǎn)要說(shuō)明： 1.人是指操作人員對(duì)機(jī)器的要求，即考慮人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)； 2.虛線方框以?xún)?nèi)為機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)，機(jī)械與外界聯(lián)系用實(shí)線大方框表示。 2.2.2 總功能分解 實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的功能是靠工藝動(dòng)作來(lái)完成的，即一系列工藝動(dòng)作的目的是 完成所需的功能。工藝動(dòng)作的分解往往對(duì)應(yīng)于功能的分解。圓網(wǎng)直接噴墨制網(wǎng) 連接與支撐 能量傳遞與分配 噴墨 曝光 調(diào)整 信息處理與控制功能 信息 絲網(wǎng) 無(wú)序的墨水 能量 待沖洗的 絲網(wǎng) 人 柔性圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)-噴頭與曝光燈系統(tǒng) 16 的目的功能分解為噴墨和曝光兩大功能。從機(jī)械產(chǎn)品的角度來(lái)看，可以看成為 噴墨于絲網(wǎng)和曝光絲網(wǎng)兩大功能，它們所對(duì)應(yīng)的動(dòng)作為噴墨打印頭（噴頭）與 絲網(wǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，曝光燈與絲網(wǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)兩大動(dòng)作。 考慮到工效實(shí)用性，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，結(jié)構(gòu)工藝性等方面的要求，實(shí)現(xiàn)噴墨打 印頭與圓網(wǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，有三種比較合理的分解方案： 1.圓網(wǎng)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，噴頭連續(xù)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)； 2.圓網(wǎng)連續(xù)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，噴頭步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)； 3.圓網(wǎng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，噴頭連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。 實(shí)現(xiàn)曝光燈與圓網(wǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，一般采用曝光燈連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)和圓網(wǎng)的連 續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。綜合考慮，我們把圓網(wǎng)直接噴墨制網(wǎng)系統(tǒng)的工藝動(dòng)作分解為圓網(wǎng)連續(xù) 轉(zhuǎn)動(dòng)和圓網(wǎng)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)兩大類(lèi)。 對(duì)制網(wǎng)方案從生產(chǎn)效率、控制系統(tǒng)難易程度、制造成本、可靠性、產(chǎn)品精 度方面進(jìn)行綜合考慮評(píng)價(jià)。 由表 21 可知，采用 C 方案時(shí)，由于噴頭和圓網(wǎng)都采用連續(xù)的方式，要 形成一定的噴滴圖形，對(duì)控制系統(tǒng)要求很高，大大提高了產(chǎn)品成本，因此不予 采用。 A 方案和 B 方案實(shí)際上是把圖形信息按行（列）劃分，再按行（列）噴 出墨滴，都是比較合理的方案。我們選擇采用 A 方案。 表表 2 21 1： 工藝動(dòng)作分解方案評(píng)價(jià)表工藝動(dòng)作分解方案評(píng)價(jià)表 制網(wǎng)制網(wǎng) 方案方案 工藝動(dòng)作工藝動(dòng)作生產(chǎn)生產(chǎn) 效率效率 控制控制 難易難易 制造制造 成本成本 可靠可靠 性性 產(chǎn)品產(chǎn)品 精度精度 圓網(wǎng)間歇傳動(dòng) 噴頭連續(xù)往復(fù)直 線傳動(dòng) 圓網(wǎng)連續(xù)旋轉(zhuǎn) A:A:圓網(wǎng)圓網(wǎng) 步進(jìn)步進(jìn) （噴頭（噴頭 連續(xù)）連續(xù)） 曝光燈連續(xù)往復(fù) 直線運(yùn)動(dòng) 較高易較低較好較高 圓網(wǎng)連續(xù)傳動(dòng)B:B:噴頭噴頭 步進(jìn)步進(jìn)曝光燈連續(xù)往復(fù) 17 直線運(yùn)動(dòng)（圓網(wǎng)（圓網(wǎng) 連續(xù)）連續(xù)）噴頭間歇往復(fù)直 線運(yùn)動(dòng) 較高易較低較好較高 圓網(wǎng)連續(xù)傳動(dòng) 曝光燈連續(xù)往復(fù) 直線運(yùn)動(dòng) C:C:噴頭噴頭 連續(xù)連續(xù) （圓網(wǎng)（圓網(wǎng) 連續(xù)）連續(xù)）噴頭連續(xù)往復(fù)直 線運(yùn)動(dòng) 高難高較低較低 2.2.3 功能元的解法和解組合 有了總功能分解圖，下面進(jìn)行功能元的解法和解組合： 1. 動(dòng)力源（A）：異步電機(jī)，滑差電機(jī)，直流電機(jī)，直線電機(jī)，柴油機(jī)， 汽油機(jī)，液壓馬達(dá)，氣壓馬達(dá)，活塞式氣缸，油缸，步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī) 2. 圓網(wǎng)步進(jìn)、連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)(B)：平行四邊形機(jī)構(gòu)，雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)，圓柱齒輪機(jī) 構(gòu)，圓錐齒輪機(jī)構(gòu)，棘輪機(jī)構(gòu)，渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，行星輪 系，諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，摩擦輪機(jī)構(gòu)，同步帶機(jī)構(gòu)，鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 3. 噴頭往復(fù)移動(dòng)(C)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，同步帶 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，鋼絲繩機(jī)構(gòu)，滾動(dòng)蝸旋機(jī)構(gòu)，鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 4. 曝光燈往復(fù)移動(dòng)(D)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，同步 帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，鋼絲繩機(jī)構(gòu)，蝸旋機(jī)構(gòu)，鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 由以上可知，光考慮動(dòng)力源與執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案總數(shù)就有 N=12x14x9x9=13608 種。如果再考慮傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)選型組合，則運(yùn)動(dòng)方案還 會(huì)數(shù)量級(jí)的增長(zhǎng)。 方案的確定： 由于動(dòng)力源直線電機(jī)、氣缸和活塞式油缸無(wú)法與各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)相 容，考慮它們都可以單獨(dú)完成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，故也可以作為噴頭和曝光燈的動(dòng) 力源機(jī)構(gòu)。另外，此系統(tǒng)對(duì)精度的要求很高，且整個(gè)系統(tǒng)的尺寸比較大，因而 要求傳動(dòng)系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)單，傳動(dòng)鏈盡可能短。這樣不僅有利于減少整個(gè)系統(tǒng)中 機(jī)構(gòu)累積的運(yùn)動(dòng)誤差，而且可以提高系統(tǒng)的工作效率和工作可靠性。此外，這 樣還可以減少制造和裝配的難度、減輕系統(tǒng)的重量、降低制造成本。出于這些 柔性圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)-噴頭與曝光燈系統(tǒng) 18 考慮，系統(tǒng)的動(dòng)力部件決定采用分布式布置即各執(zhí)行部件使用單獨(dú)的動(dòng)力源， 且考慮圓網(wǎng)步進(jìn)和圓網(wǎng)連續(xù)傳動(dòng)都是實(shí)現(xiàn)圓網(wǎng)傳動(dòng)，所以采用同一動(dòng)力源，以 使傳動(dòng)鏈更加簡(jiǎn)單。在動(dòng)力源選擇上。噴墨頭移動(dòng)機(jī)構(gòu)和圓網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的由于 精度很高，為了滿足工藝性能，故需要采用閉環(huán)控制的電機(jī)類(lèi)型伺服電機(jī)； 曝光燈移動(dòng)機(jī)構(gòu)由于精度要求相對(duì)較低在滿足機(jī)構(gòu)性能的前提下，考慮到曝光 燈移動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程較長(zhǎng)(絲網(wǎng)的長(zhǎng)度超過(guò) 2 米),為了便于控制并降低整機(jī)的造價(jià)， 動(dòng)力源采用步進(jìn)電機(jī)，而不采用直線電機(jī)、氣缸等直接帶動(dòng)執(zhí)行件。 2.3 功能元的具體解法 2.3.1 噴頭系統(tǒng)功能元的具體解法 對(duì)于噴頭系統(tǒng)而言，其主體部分是噴頭部分的裝置，首先考慮到是噴頭部 分能夠在機(jī)體上實(shí)現(xiàn)可控性的左右移動(dòng)，因而所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是用支座來(lái)固定噴 頭部分的裝置，然后通過(guò)滑塊的聯(lián)結(jié)，使得噴頭支座能夠?qū)崿F(xiàn)在機(jī)體上左右往 復(fù)移動(dòng)。 為了能夠調(diào)節(jié)打印頭部分上下移動(dòng)，因而所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是加入一個(gè)驅(qū)動(dòng)部 分來(lái)實(shí)現(xiàn)打印頭部分要達(dá)到的功能，所以采用電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，其具體結(jié)構(gòu)如圖 2- 3 所示。 運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中電機(jī)固定不動(dòng)，電動(dòng)機(jī)和絲桿通過(guò)聯(lián)軸器的連接，帶動(dòng)絲桿旋 轉(zhuǎn)，在絲杠上裝有打印頭座，通過(guò)絲杠的工作，再加上支座上的導(dǎo)軌限制其旋 轉(zhuǎn)，這樣打印噴頭部分在直線上只會(huì)上下移動(dòng)。通過(guò)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而 起到打印噴頭部分的調(diào)節(jié)作用。 圖圖 2 23 3 打印噴頭部分的驅(qū)動(dòng)裝置打印噴頭部分的驅(qū)動(dòng)裝置 19 對(duì)于電機(jī)軸與絲杠的聯(lián)結(jié)，所設(shè)計(jì)的另一個(gè)機(jī)構(gòu)是：螺桿來(lái)代替絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)， 然后用緊定螺釘來(lái)聯(lián)接電機(jī)軸與螺桿，同時(shí)限定它們之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣， 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)更加緊密與簡(jiǎn)單，同時(shí)又能保證同樣功能的實(shí)現(xiàn)。 2.3.2 曝光燈系統(tǒng)功能元的具體解法 對(duì)于曝光系統(tǒng)而言，其主體部分是曝光組件部分功能的實(shí)現(xiàn)，它的實(shí)現(xiàn)是 借助于曝光燈組件機(jī)構(gòu)的裝置，此機(jī)構(gòu)的功能既要達(dá)到能支撐曝光燈組件，同 時(shí)能保證曝光燈組件在機(jī)體上實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)，以及行程的控制。 綜合考慮其上因素：為了實(shí)現(xiàn)曝光燈組件能夠左右往復(fù)移動(dòng)，設(shè)計(jì)曝光燈 組件通過(guò)滑塊的聯(lián)結(jié)，然后在導(dǎo)軌上實(shí)現(xiàn)功能，因?yàn)檫@樣才能夠讓曝光燈組件 在機(jī)體上實(shí)現(xiàn)橫向的移動(dòng)以及縱向的支撐。 2.4 設(shè)計(jì)要求及總體方案 設(shè)計(jì)要求： 圓網(wǎng)直接噴墨制網(wǎng)系統(tǒng)將電腦分色系統(tǒng)產(chǎn)生的個(gè)各套色圖像信 息轉(zhuǎn)換成墨滴，噴射在涂好感光膠的圓網(wǎng)上，而后感光，利用油墨的紫外線照 射特性，將要雕刻的部分同其他部分區(qū)分開(kāi)來(lái)。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，涉及到傳動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)架、噴頭與曝光系統(tǒng)和移動(dòng)尾座 的設(shè)計(jì)。我們的主要任務(wù)是： 1. 設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)架，實(shí)現(xiàn)圓網(wǎng)準(zhǔn)確工作和機(jī)架上導(dǎo)軌的合理分布； 2. 設(shè)計(jì)噴頭與曝光系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圓網(wǎng)噴頭位置的準(zhǔn)確定位，曝光系統(tǒng)的快速 移動(dòng)； 3. 設(shè)計(jì)移動(dòng)尾座和鎖緊裝置，實(shí)現(xiàn)尾座位置的準(zhǔn)確定位和鎖緊； 4. 整個(gè)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)仿真，為了更加直接的觀察到機(jī)器的運(yùn)動(dòng)以及在運(yùn)動(dòng)中 零件是否有干涉情況等，我們都可以通過(guò)仿真來(lái)觀察。 在本論文中主要設(shè)計(jì)噴頭與曝光系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圓網(wǎng)噴頭位置的準(zhǔn)確定位，曝 光系統(tǒng)的快速移動(dòng)； 總體方案： 根據(jù)工作要求，該設(shè)備要實(shí)現(xiàn)圓網(wǎng)的夾緊，噴頭和曝光系統(tǒng)的左右往復(fù)移 動(dòng)，圓網(wǎng)制網(wǎng)時(shí)圓網(wǎng)的旋轉(zhuǎn)。首先通過(guò)移動(dòng)尾座將圓網(wǎng)固定在制網(wǎng)機(jī)上，然后 調(diào)整噴頭和曝光系統(tǒng)的位置，將他們調(diào)整到初始位置。接著噴墨系統(tǒng)在同步齒 形帶的帶動(dòng)下開(kāi)始在圓網(wǎng)上噴墨繪制圖形，同時(shí)曝光系統(tǒng)也在同步齒形帶的帶 柔性圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)-噴頭與曝光燈系統(tǒng) 20 動(dòng)下對(duì)已繪制好的圖形進(jìn)行曝光。等圖形繪制完成后，接觸鎖緊裝置的鎖緊， 將尾座后移，取下圓網(wǎng)。 結(jié)合其他兩位同學(xué)的設(shè)計(jì)，得到圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)的總體方案： 1. 移動(dòng)尾座：在制網(wǎng)之前，調(diào)整尾座的位置，使之與圓網(wǎng)的尺寸相配合， 保證圓網(wǎng)充氣后的密封。其中尾座的小行程有電機(jī)帶動(dòng)，大行程有人力手推。 2. 鎖緊裝置：在尾座的位置確定后，對(duì)尾座進(jìn)行鎖緊，使之固定，保證制 網(wǎng)質(zhì)量。 3. 噴墨系統(tǒng)：當(dāng)圓網(wǎng)在制網(wǎng)機(jī)上固定后，噴墨系統(tǒng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)在圓網(wǎng)上噴墨 繪制圖形，由電機(jī)帶動(dòng)。 4. 曝光系統(tǒng)：在圓網(wǎng)完成噴墨工序之后，曝光系統(tǒng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)將在圓網(wǎng)上噴 制的圖形烘干，他的運(yùn)動(dòng)由電機(jī)帶動(dòng)。 5. 傳動(dòng)系統(tǒng)：在圓網(wǎng)制網(wǎng)時(shí)，帶動(dòng)圓網(wǎng)旋轉(zhuǎn)，使制網(wǎng)順利進(jìn)行。 6. 機(jī)架設(shè)計(jì)：采用冷彎方形空心鋼，用焊接的形式進(jìn)行組裝。 圖圖 2-42-4 總體布置圖總體布置圖 2.5 噴墨圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)的工作過(guò)程 1. 準(zhǔn)備階段 (1)圓網(wǎng)的準(zhǔn)備。圓網(wǎng)的選擇按織物幅寬、花型等因素選擇不同規(guī)格的圓網(wǎng) 進(jìn)行制網(wǎng)。同時(shí)圓網(wǎng)在上感光膠前圓網(wǎng)必須洗凈。將圓網(wǎng)放在清洗架上，先用 60%鉻酸往復(fù)清洗，用水沖洗后，再用 10%純堿沖洗，最后用水沖洗。因?yàn)闆_水 21 是由里向外，沖水壓力不能過(guò)大。待圓網(wǎng)表面呈現(xiàn)出均勻水膜時(shí)，即可防入低 溫烘箱烘干。然后上感光膠。完成圓網(wǎng)的制備。 (2)根據(jù)已制備的圓網(wǎng)的尺寸，調(diào)整尾座大行程和小行程的位置使之與圓網(wǎng) 尺寸向配合。并進(jìn)行充氣調(diào)試，檢查圓網(wǎng)的安裝情況，待確認(rèn)圓網(wǎng)安裝密封后， 用鎖緊裝置對(duì)尾座的大行程進(jìn)行鎖緊。 (3) 啟動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)圓網(wǎng)的旋轉(zhuǎn)，檢查圓網(wǎng)旋轉(zhuǎn)的同步性。 2. 制網(wǎng)階段 (1)啟動(dòng)電機(jī)使圓網(wǎng)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，并保持均勻低速運(yùn)動(dòng)。 (2) 噴墨系統(tǒng)的電機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)帶動(dòng)同步齒形帶帶動(dòng)噴墨系統(tǒng)在導(dǎo)軌上做往復(fù) 運(yùn)動(dòng)。 (3)噴墨系統(tǒng)在導(dǎo)軌做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，開(kāi)始在圓網(wǎng)上根據(jù)系統(tǒng)接受的圖形 噴墨繪制圖形。 (4)曝光系統(tǒng)的電機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)，通過(guò)同步齒形帶帶動(dòng)曝光燈在導(dǎo)軌上做往復(fù) 運(yùn)動(dòng)。 (5)曝光燈在導(dǎo)軌上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)同時(shí)對(duì)已繪制好的在圓網(wǎng)上的圖形進(jìn)行曝光。 3. 檢查階段 對(duì)已完成制網(wǎng)的圓網(wǎng)進(jìn)行檢查，檢驗(yàn)制網(wǎng)質(zhì)量。 4. 卸網(wǎng)階段 對(duì)已完成制網(wǎng)的圓網(wǎng)在檢驗(yàn)符合要求之后，啟動(dòng)尾座小行程的電機(jī)使之反 向運(yùn)動(dòng)，壓鼓后退，使原來(lái)密封的圓網(wǎng)產(chǎn)生間隙，網(wǎng)內(nèi)和網(wǎng)外的氣壓相等。取 下圓網(wǎng)。完成圓網(wǎng)制網(wǎng)。 柔性圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)-噴頭與曝光燈系統(tǒng) 22 第三章 噴頭系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)述 電機(jī)通過(guò)同步帶的傳動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)噴頭支座在線性導(dǎo)軌上左右移動(dòng)，同時(shí)， 打印頭支座的上下移動(dòng)通過(guò)小電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，通過(guò)緊盯定螺釘?shù)倪B接，傳到螺桿， 然后實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)要達(dá)到的功能。下圖為其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 3.2 電機(jī)的選擇 圖 3-1 噴頭移動(dòng)見(jiàn)圖 選擇伺服電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)同步帶的傳動(dòng)，但考慮到步進(jìn)電機(jī)與伺服 電機(jī)的區(qū)別，主要有： 第一，控制精度不同。兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為 3.6、 1.8， 五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為 0.72 、0.36。也有一些高性能的步進(jìn) 電機(jī)步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)，其步距 角為 0.09；德國(guó)百格拉公司（BERGER LAHR）生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其 步距角可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置為 1.8、0.9、0.72、0.36、0.18、 0.09、0.072、0.036，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。 交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式 交流伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn) 2500 線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采 用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為 360/10000=0.036。對(duì)于帶 17 位編碼器的 23 電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收 2 的 17 次方=131072 個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng) 量為 360/131072=9.89 秒。是步距角為 1.8的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的 1/655。 第二，低頻特性不同。步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率 與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。 這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不 利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比 如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。 交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺 服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解 析機(jī)能（FFT） ，可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。 第三，矩頻特性不同。步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn) 速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在 300600RPM。交流伺服電機(jī)為 恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為 2000RPM 或 3000RPM）以?xún)?nèi)，都能輸出 額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。 第四，過(guò)載能力不同。步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力。交流伺服電機(jī)具有較 強(qiáng)的過(guò)載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。 其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。 步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆](méi)有這種過(guò)載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要 選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn) 了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。 第五，運(yùn)行性能不同。步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò) 大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象，所以為保證 其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問(wèn)題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器 可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì) 出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。 6.速度響應(yīng)性能不同。步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)） 需要 200400 毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下 MSMA 400W 交流伺 服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速 3000RPM 僅需幾毫秒，可用于要求快速 柔性圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)-噴頭與曝光燈系統(tǒng) 24 啟停的控制場(chǎng)合。 綜上所述，在所設(shè)計(jì)的噴頭系統(tǒng)中，噴頭支座的移動(dòng)要達(dá)到的要求是：移 動(dòng)的控制精度要高，移動(dòng)的速度要平穩(wěn) ，控制性能要高等等，伺服電機(jī)正能滿 足其要求。所以選擇伺服電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)同步帶的傳動(dòng)。噴頭由電動(dòng)機(jī)通過(guò)一級(jí)同 步帶減速后，由同步帶直接驅(qū)動(dòng)，其中伺服電機(jī)的型號(hào)為“三菱 HC-PQ23” ，額 定轉(zhuǎn)速為 3000；分辨率為 4000 脈沖/轉(zhuǎn) 3.3 導(dǎo)軌的選擇 自從采用了 Thomson 于 20 世紀(jì) 40 年代發(fā)明的圓形導(dǎo)軌 Ball Bushing 直線 軸承，循環(huán)滾珠直線導(dǎo)軌領(lǐng)域一直保持穩(wěn)定發(fā)展。載荷能力、使用壽命的提高 以及制造的簡(jiǎn)化，使幾近零摩擦的直線導(dǎo)軌越來(lái)越多的應(yīng)用于更為廣泛的領(lǐng)域 中。 盡管設(shè)計(jì)中固有的各種磨制要求導(dǎo)致方形導(dǎo)軌的初始成本是圓形導(dǎo)軌的數(shù) 倍，但新的制造技術(shù)和尺度經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)允許方形導(dǎo)軌在更廣泛的應(yīng)用空間與圓 形導(dǎo)軌展開(kāi)有力競(jìng)爭(zhēng)。在進(jìn)入機(jī)床領(lǐng)域之后，在曾經(jīng)只能采用圓形導(dǎo)軌產(chǎn)品的 許多應(yīng)用中，現(xiàn)在已經(jīng)能夠看到方形導(dǎo)軌的使用。由于某些固有獨(dú)特性以及適 合特定應(yīng)用的有利特性，滾珠襯套導(dǎo)軌依然流行，最重要的原因就是因?yàn)樗鼈?是圓形的，而方形銷(xiāo)有時(shí)是無(wú)法匹配到圓形孔中的。而在圓網(wǎng)制網(wǎng)機(jī)中，導(dǎo)軌 只是用于直線傳動(dòng)，同時(shí)整個(gè)導(dǎo)軌需要底板來(lái)支撐導(dǎo)軌，因此在本設(shè)計(jì)中，采 用方形導(dǎo)軌。 方形導(dǎo)軌可以用于帶預(yù)載荷的情況，載荷從輕載荷（額定動(dòng)載荷的 3） 到重載荷（額定動(dòng)載荷的 13）均可適用。方形導(dǎo)軌軸承的典型應(yīng)用是對(duì)載荷 能力、剛度和準(zhǔn)確度要求極高的機(jī)床行業(yè)。由于軸承已經(jīng)承受了一個(gè)初始變形， 因此，