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La precisión da una gran impresión

- Stefan Hensel

Para mantener el ritmo insaciable de productividad que exige el mercado, se pide a las prensas de impresión alcanzar velocidades cada vez más altas. Desafortunadamente, a medida que aumenta la velocidad, incrementan desproporcionadamente las vibraciones. Para compensar estas alteraciones - y permitir que incluso las prensas más rápidas impriman con una calidad impecable - B&R ha desarrollado un conjunto de funciones de control avanzadas.

El nivel de calidad que una prensa de impresión flexográfica es capaz de lograr depende en gran medida de lo bien que se puede sincronizar la rotativa sobre el cilindro de impresión con la placa sobre el cilindro de impresión. El posicionamiento de gran precisión en la línea de contacto es crucial. "Una prensa convencional es un sistema relativamente rígido, por lo que la señal del encoder del motor es suficiente para controlar el proceso de impresión," explica el Dr. Engelbert Grünbacher, jefe del equipo de desarrollo de firmware de Motion Control de B&R.

Un número cada vez mayor de las catuales máquinas de impresión cuentan con un diseño mecánico simplificado que utiliza materiales ligeros. La elasticidad resultante de estos sistemas significa que la posición del motor no está perfectamente alineada con la posición de destino en el punto de contacto durante su funcionamiento. Las interferencias y las vibraciones también tienen un fuerte impacto en la calidad de imagen.

Para mitigar estas fuentes de error, los servoaccionamientos de B&R ofrecen el nuevo Motion Control de alta precisión. "Esta solución se compone de tres tecnologías: la detección virtual, control basado en un modelo y el rechazo de perturbaciones predictivas," explica Grünbacher. Cada una de estas características se pueden implementar y configurar de forma independiente de las demás. El servoaccionamento ACOPOS P3 de B&R se adapta perfectamente l Motion Control de alta precisión Su rápido tiempo de muestreo de 50 microsegundos asegura que las funciones avanzadas de control se ejecutan de manera efectiva.

Cuando un proceso es dinámico y requiere un posicionamiento crítico, se necesita una solución de control de movimiento con velocidad y precisión excepcionales. Con tiempos de muestreo de 50 microsegundos, la unidad de servoaccionamiento ACOPOS P3 de B&R es perfecto para las funciones de control avanzadas, como la alta precisión de control de movimiento.

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El nivel de calidad que una prensa de impresión flexográfica es capaz de lograr depende en gran medida de lo bien que se puede sincronizar la rotativa sobre el cilindro de impresión con la placa sobre el cilindro de impresión.

Rechazo de perturbaciones activas

Dado que la placa de impresión no cubre toda la circunferencia del cilindro de impresión, la diferencia resultante produce un exceso de par fijo que provoca un error de seguimiento. Incluso el perfil de impresión en sí produce una cierta cantidad de exceso de par. "Ajustando los parámetros del servoaccionamiento se reduce al mínimo este error de seguimiento, pero no se podrán impedir por completo las perturbaciones," dice Grünbacher.

Todos los servoaccionamientos ACOPOS P3 y ACOPOSmulti de B&R ofrecen una función denominada control repetitivo - un método adaptativo y predictivo de eliminación de las perturbaciones periódicas o repetitivas. Después de la medición y el análisis de la perturbación, la unidad es capaz de corregir el par del motor.

Esta compensación se produce de forma automática, reduciendo al mínimo el error de seguimiento sin tediosos ajuste de parámetros o modelos matemáticos. El resultado es una mayor estabilidad de la velocidad y calidad de impresión.

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"El Motion Control de alta precisión es la clave para conseguir una calidad de impresión perfecta en las prensas de alta velocidad actuales." El Dr. Engelbert Grünbacher, Jefe de equipo - Desarrollo de firmware de Motion Control, de B&R

Medición virtual de la posición de destino

Para poder suprimir las perturbaciones periódicas, se ha de tener la capacidad de determinar la posición de destino con la máxima precisión. En un sistema mecánico elástico, se requiere un sensor adicional. Con un sensor virtual, en cambio, se abren nuevas posibilidades

La detección virtual consiste en utilizar variables del sistema de fácil medición y un modelo del sistema para el cálculo de los valores de otras variables que son más difíciles de medir. "Para acercar el comportamiento de un cilindro de impresión de accionamiento directo, podemos utilizar un sistema de dos masas simple", explica Grünbacher. "El motor y el cilindro de impresión están unidos por un eje, que por el bien de nuestros cálculos supondremos es flexible y no tiene masa. Un par proporcional al ángulo de rotación se genera en el eje."

La velocidad y la posición del motor son fáciles de medir, y se conoce el par de motor. Si usamos estos valores conocidos para calcular los valores difícilmente medibles de velocidad y posición de la carga, lo que tenemos es un sensor de posición de la carga virtual.

Control del posicionamiento muy dinámico

Con un sensor virtual, se puede determinar la posición de destino sin tener que medirla, y utilizar los resultados para suprimir perturbaciones periódicas o repetitivas. Esto sólo se aplica a los procesos prácticamente inmóviles. A menudo, en la industria de impresión, los sistemas de servoaccionamiento están sujetos a requisitos muy dinámicos. "Aquí es donde el control basado en un modelo entra en juego," señala Grünbacher.

Una solución de control altamente dinámica para sistemas elásticos se compone de elementos feed-forward y feedback basados en un modelo. Dependiendo del área de aplicación, estos elementos pueden ser utilizados individualmente o combinados. El bucle de control basado en un modelo se incorpora en la estructura de control en cascada estándar.

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Los elementos feed-forward y feedback del bucle de control basado en un modelo están incorporados en la estructura de control en cascada estándar.

El control feedback basado en un modelo incluye un sensor virtual y un control de estado. El reporte de control de estado para el sistema en su conjunto - que consiste en la posición del motor, la velocidad del motor, posición de carga y velocidad de carga - permiten detectar y suprimir activamente las vibraciones de torsión. Esto reduce en gran medida la tendencia a la vibración de los sistemas elásticos. "El efecto adverso del exceso de par en la calidad de impresión se reduce al mínimo," dice Grünbacher.

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El control basado en un modelo reduce significativamente la tendencia de los sistemas elásticos a la vibración.

Prevención de la vibración

Las vibraciones pueden resultar no sólo de perturbaciones en la superficie del cilindro, sino también de los rápidos cambios en la consigna de posición. El control predictivo basado en modelos también puede aportar mejoras sustanciales aquí. Basado en un modelo matemático, el par motor se regula de modo que la posición de destino sigue la consigna de posición sin sobreoscilación. El comportamiento deseado se consigue con un excelente rendimiento dinámico. La amplia gama de funciones de alta precisión de Motion Control disponibles en los reguladores de ACOPOS P3 y ACOPOSmulti de B&R ofrece todas las herramientas necesarias para maximizar el rendimiento, incluso en los sistemas mecánicos elásticos. Para una prensa de impresión, es necesaria una mayor productividad junto con una calidad de impresión óptima.

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