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Precisão cria um ótima impressão

- Stefan Hensel

Para manter o ritmo com o apetite insaciável do mercado para a produtividade, prensas de impressão necessitam alcançar velocidades cada vez mais altas. Infelizmente, à medida que aumenta a velocidade, você se depara com um aumento desproporcional das vibrações. Para compensar estas perturbações - e permitir que até mesmo as prensas mais rápidas imprimam com qualidade impecável - a B&R desenvolveu um conjunto de funções de controle avançadas.

O nível de qualidade que uma prensa de impressão flexográfica é capaz de atingir depende muito de quão bem ele pode sincronizar o filme do cilindro de impressão com a placa do cilindro de impressão. Posicionamento de alta precisão no aperto é crucial. "A prensa convencional é um sistema relativamente rígido, de modo que o sinal do encoder do motor é suficiente para controlar o processo de impressão", explica Dr. Engelbert Grünbacher, chefe da equipe de desenvolvimento de firmware de controle de movimento da B&R.

Atualmente, um grande número de máquinas de impressão apresentam um design mecânico simplificado utilizando materiais leves. A elasticidade resultante destes sistemas significa que a posição do motor não é perfeitamente alinhada na zona de aperto durante o funcionamento. Distúrbios e vibrações também têm um forte impacto sobre a qualidade da imagem.

Para atenuar essas fontes de erro, os servo drives B&R oferecem o inovador controle de movimento de alta precisão. "Esta solução engloba três tecnologias-chave: sensoriamento virtual, controle baseados em modelo e rejeição de distúrbios preditivos", explica Grünbacher. Cada um desses recursos pode ser implementado e configurado independentemente dos outros. O ACOPOS P3, o mais novo servodrive B&R, é perfeitamente adequado para controle de movimento de alta precisão. Seu rápido tempo de amostragem de 50 microssegundos garante que as funções avançadas de controle sejam executadas de forma eficaz.

Quando o processo é dinâmico e o posicionamento é fundamental, você precisa de uma solução de controle de movimento com velocidade e precisão excepcionais. Com seus rápidos tempos de amostragem de 50 microssegundos, o servodrive ACOPOS P3 da B&R é o equipamento perfeito para funções de controle avançadas, como o controle de movimento de alta precisão.

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O nível de qualidade que uma maquina de impressão flexográfica é capaz de atingir depende muito de quão bem ele pode sincronizar a web do cilindro de impressão com a placa do cilindro de impressão.

Rejeição de distúrbios ativa

Uma vez que a placa de impressão não está cobrindo a circunferência total do cilindro de impressão, a diferença resultante produz um distúrbio no torque de posição fixa que resulta em erro de atraso. Mesmo o perfil de impressão por si só, produz uma certa quantidade de distúrbio no torque. "Ajustar os parâmetros do drive pode minimizar o erro de atraso, mas não será capaz de evitar completamente os distúrbios", diz Grünbacher.

Todos os servodrives ACOPOS P3 e ACOPOSmulti oferecem uma função chamada de Controle Repetitivo - um método adaptativo preditivo de suprimir distúrbios periódicos ou de posição fixa. Depois de medir e analisar o distúrbio, o drive é então capaz de suavizar o torque do motor.

Essa compensação ocorre automaticamente, minimizando erro de atraso, sem ajuste de parâmetros ou modelos matemáticos. O resultado é uma melhoria na estabilidade da velocidade e na qualidade da impressão.

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"Controle de movimento de alta precisão é a chave para obter a qualidade de impressão perfeita em prensas de alta velocidade de hoje." Dr. Engelbert Grünbacher, Lider do Time - Desenvolvimento de Firmware de Controle do Movimento, B&R

Medição virtual da posição

A fim de suprimir os distúrbios periódicos, você precisa ser capaz de determinar a posição de destino com alta resolução. Em sistemas mecânico elásticos, que requerem um sensor adicional. Com sensoriamento virtual, no entanto, existem novas possibilidades.

Sensoriamento virtual envolve usar variáveis facilmente mensuráveis do sistema e um modelo para calcular os valores de outras variáveis que são mais difíceis de medir. "Para aproximar o comportamento de um cilindro de impressão de acionamento-direto, podemos usar um simples sistema de duas massas", explica Grünbacher. "O motor e o cilindro de impressão são unidos por um eixo, que para nossos cálculos, vamos supor ser flexível e sem massa. Um torque proporcional ao ângulo de rotação é gerado no eixo."

A velocidade e a posição do motor são fáceis de medir, e o torque do motor é conhecido. Se usarmos esses valores conhecidos para calcular a velocidade e a posição da carga, o que temos é um sensor de posição de carga virtual.

Controle de acionamento altamente dinâmico

Com um sensor virtual, podemos determinar a posição sem realmente medi-la e usar os resultados para suprimir distúrbios periódicos ou de posição fixa. Isso só se aplica a processos quase estacionários. Muitas vezes, na indústria de impressão, sistemas de acionamento estão sujeitos a requisitos altamente dinâmicos. "Este é o lugar onde o controle baseado no modelo entra em jogo", observa Grünbacher.

A altamente dinâmica solução de controle para os sistemas elásticos é composta de elementos feed-forward e feedback baseados em modelos. Dependendo da área de aplicação, estes elementos podem ser utilizados individualmente ou em combinação. A malha de controle com base num modelo é incorporada na estrutura em cascata de controle.

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Os elementos de feed-forward e feedback da malha de controle baseada em modelos, são incorporados na estrutura em cascata de controle padrão.

O controlador de feedback baseado em modelo inclui um sensor virtual e um controlador de Estado. O controlador de estado representa o estado do sistema como um todo - consistindo na posição e velocidade do motor, posição e velocidade da carga - tornando possível detectar e suprimir vibrações torcionais. Isto reduz drasticamente a tendência de vibração dos sistemas elásticos. "O efeito adverso do distúrbio do torque na qualidade de impressão é minimizado", diz Grünbacher

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O controle baseado no modelo reduz significativamente a tendência dos sistemas elásticos em vibrar.

Prevenção de vibrações

Vibrações podem resultar não apenas de perturbações na superfície do cilindro, mas também de mudanças rápidas no setpoint da posição. O controle preditivo pode trazer melhorias significativas. Com base no modelo matemático, o torque do motor é regulado de modo que a posição de destino tenda ao valor nominal da posição sem overshooting. O comportamento desejado é obtido com uma excelente performance dinâmica. A vasta gama de funções de controle de movimento de alta precisão disponíveis no servodrives ACOPOS P3 e ACOPOSmulti da B&R oferecem todas as ferramentas necessárias para maximizar o desempenho, mesmo em sistemas mecânicos elásticos. Para uma máquina de impressão, isso equivale a uma maior produtividade atrelada a uma excelente qualidade de impressão.

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