一、概述
枕式包裝機是應(yīng)用廣泛的一種包裝機械，大量應(yīng)用于食品包裝機械、藥品包裝機械、日用品包裝機械等眾多領(lǐng)域。我們?nèi)粘Ｉ钪幸姷降拇蠖鄶?shù)的食品均是由枕式包裝機封裝而成。隨著機械制造業(yè)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，為枕式包裝機行業(yè)帶來了良好的發(fā)展機遇，同時對枕式包裝機的品質(zhì)和生產(chǎn)效率也提出了更高的要求。
三軸枕式包裝機的臥式三面封口加工工藝要求送料軸、送膜軸以及橫封(橫切)軸之間以凸輪關(guān)系運動，在封切過程需要送膜軸與橫封軸(橫切軸)保持嚴(yán)格同步。隨著行業(yè)競爭的日益激烈，以及我國人工成本的逐年上升，枕式包裝機械廠商要求采用更新的技術(shù)來提高設(shè)備的自動化水平、提高生產(chǎn)效率、降低設(shè)備成本，達到提高枕式包裝機產(chǎn)品市場競爭力的目的。
二、系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)
圖1 枕式包裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)控制核心PLC程序控制實現(xiàn)兩軸(切刀軸和送膜軸)的同步以及電子凸輪關(guān)系，色標(biāo)補償在程序內(nèi)部完成，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)較為簡單。同時，由于采用了RS485通訊控制的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)方案更加靈活，可以非常容易地變化為雙軸系統(tǒng)或者四軸乃至多軸系統(tǒng)。
三、包裝解決方案
下面以圖1所示的三軸伺服枕式包裝機控制系統(tǒng)為例對系統(tǒng)各部分進行說明，該枕式包裝機橫向封切方式為熱封冷切，即先進行熱封，再進行橫切。系統(tǒng)也能方便地通過設(shè)置，兼容常見的熱封熱切工藝。設(shè)備運行過程中，橫封橫切刀的運行速度保持勻速(以下簡稱主動軸)，送膜軸(以下簡稱從動軸)的速度以凸輪關(guān)系運行，并引入色標(biāo)補償。凸輪的功能是并保證在橫封和橫切時，送膜軸的運動和橫封刀以及橫切刀的在切割點的運動保持嚴(yán)格同步。送料軸以送膜軸的實際運動速度和位置，與之保持嚴(yán)格同步。切刀近點傳感器信號的引入是為了防止色標(biāo)信號的誤檢測。此功能也可以不用引入傳感器信號，而在系統(tǒng)內(nèi)部以軟件的方式實現(xiàn)。
3.1 工藝流程包裝物經(jīng)過送料機構(gòu)被送進包裝膜內(nèi)，先完成縱封作業(yè);之后裝物在縱封后的包裝膜內(nèi)繼續(xù)前進，進入橫封橫切工藝，完成進行橫封和橫切，最終成為成品。
3.2 系統(tǒng)框圖如圖1所示系統(tǒng)共有三個伺服軸，由三臺伺服驅(qū)動器以RS485總線方式實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制，其中從動軸(即送膜軸)跟隨主動軸(橫封橫切軸)運動，保證橫封橫切的嚴(yán)格同步，同時從動軸根據(jù)由色標(biāo)信號檢測得到的位置補償信號對從動軸進行位置補償，送料軸則根據(jù)從動軸的實際位置與之保持完全同步跟隨運動。
圖2 系統(tǒng)控制框圖
3.3 色標(biāo)補償量的計算
補償量計算
補償量的計算主要依靠色標(biāo)信號和切刀近點信號，補償測量值為 L=L1+L2/2，即補償測量值為切刀近點信號到色標(biāo)信號之間的電機編碼器脈沖數(shù)加上色標(biāo)寬度的一半。取得補償測量值以后，系統(tǒng)再進行凈補償值的計算，其方法是：
凈補償值=補償標(biāo)準(zhǔn)值-補償測量值
補償區(qū)域
得到凈補償值以后就需要對從動軸的運動速度進行補償，為了保證橫封橫切時包裝物輸送速度的平穩(wěn)性，需要避開主動軸和從動軸的同步區(qū)域進行補償工作。
3.4 采用切刀近點信號或軟件方法避免誤色標(biāo)信號誤檢測
從上面的系統(tǒng)工作流程中可以看出，系統(tǒng)將不斷檢測色標(biāo)，并根據(jù)檢測到的誤差，對送膜軸的運行進行補償，確保橫封橫切的位置準(zhǔn)確。但包裝膜上也有可能存在污染或其他印刷圖案，容易引起色標(biāo)檢測的誤檢測。為解決此問題，在系統(tǒng)中引入切刀近點信號，以此信號作為色標(biāo)檢測的起始信號，在此范圍以外的區(qū)域?qū)⒉贿M行色標(biāo)信號的檢測，如圖3所示。
圖3 色標(biāo)檢測區(qū)域
四、結(jié)束語
本次采用基于PLC和偉創(chuàng)SD600伺服系統(tǒng)的系統(tǒng)方案自投入生產(chǎn)以來運行可靠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，取得了生產(chǎn)廠家的一致好評;深圳偉創(chuàng)伺服系統(tǒng)豐富的運動控制功能，包括中斷定長、原點回歸、多段速、多段位置、全閉環(huán)、靈活的電子齒輪等，性能穩(wěn)定可靠，用戶可根據(jù)上位機軟件的功能介紹和提示的參數(shù)設(shè)置內(nèi)容進行設(shè)置和調(diào)試，降低了用戶對運動控制功能的使用難度，讓調(diào)試更加輕松。
（轉(zhuǎn)載）
