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台达A2伺服在立式包装机中的应用

台达A2伺服在立式包装机中的应用

2011/10/11 13:56:00

1   包装机简介
1.1  包装机的分类

         近年来,随着国民经济的不断发展,人民生活水平的提高,大众对食品、医药、日用品等行业的产品需求日益增加,生产厂家采用传统的手工包装作业,已经无法满足市场的需求,必然寻求生产自动化、提高生产效率的设备。从而催生出一种高品质、高性能的全自动包装机。包装机械大致可以分为立式包装机(如图1所示)与枕式包装机。对于立式包装,适用于流动性较好的液体、粉体、散粒体,主要依靠自身重力,必要时辅以一定的机械作用便可完成包装,而且立式包装机一般都具有两种包装功能,即跟光标裁切和定长裁切,两种裁切功能方便切换,机器运转时采用哪种包装方式取决于包装膜,包装膜大体上分为有光标和没有光标,没有光标的包装膜采用定长裁切,反之,采用光标裁切;对于枕式包装,它主要适用于外形规整、有足够硬性的单件或组合件包装。

1.2  立式包装机的工作原理

         立式包装机是将卷筒状的挠性包装材料制成袋筒,充入物料后,进行封口,三个功能自动连续完成的机器。其工作原理为:放在支承装置上的卷筒薄膜,绕经导棍组、张紧装置,由光电检测控制装置对包装材料上商标图案位置进行检测后,通过翻领成型器卷成薄膜圆筒裹包在充填管的表面。先用纵向热封器对卷成圆筒的接口部位薄膜进行纵向热封,得到密封管筒,然后筒状薄膜移动到横向热封器的地方进行横封,构成包装袋筒。计量装置把计量好的物品,通过上部填充管充填入包装袋内,再由横向热封器热封并在居中切断,形成包装袋单元体,同时形成下一个筒袋的底部封口。

1.3  立式包装机的生产工艺

        立式包装机配合上道的计量冲填机械,立式包装机常用于包装块状、片状、粒状、梗枝状、粉状以及流体和半流体物料。它的特点是被包装物料的供料筒设计在制袋器内侧,制袋与充填物料由上到下沿竖直方向进行。它主要由计量装置、传动系统、横封和纵封装置、翻领成型器、充填管及薄膜牵拉供送机构等部件组成。


2   设备主要装置功能
2.1  送膜装置

        主要由送膜辊和送膜轴组成,主要是把包装膜平整、均匀地送到翻领成型器,在本装置中送膜轴和纵封轴共用一个伺服,中间是通过链条传动的。

2.2  色标传感器

        色标传感器常用于检测特定色标或物体上的斑点,它是通过与非色标区相比较来实现色标检测,而不是直接测量颜色。色标传感器实际是一种反向装置,光源垂直于目标物体安装,而接收器与物体成锐角方向安装,让它只检测来自目标物体的散射光,从而避免传感器直接接收反射光,并且可使光束聚焦很窄。

2.3  翻领成型器

         圆形翻领成型器主要应用于包装机械中,是立式自动包装机的核心部件,用于包装的塑料薄膜经过翻领成型器自动卷成圆筒形,在卷包过程中,要求塑料薄膜不应发生纵向和横向拉伸变形,塑料薄膜经过成型器时摩擦阻力应较小。这就要求所购买的成型器符合塑料薄膜的自然卷曲变形,即成型器的表面积等于通过成型器的塑料薄膜的总面积。

2.4  热封刀

        准确来讲,热封刀的叫法并不精准,应该是加热片。加热片是采用合金材质制作而成的,其中分为镊铬合金和铁铬合金等。宽度分为3mm、5mm、8mm、10mm、12mm等五种,硅胶压条就是为了封口平整严实并压花,压出的形状就是压条本身的纹形。多数采用细网格式。

3   台达立式包装机控制方案原理

        立式包装机的纵封轴(也是送膜轴)作为系统主轴。横封、划线、切断等3轴跟随主轴运作,横封、划线、切断伺服控制器直接抓取膜位色标信号进行位置检测,薄膜经成型器成型后变为筒膜,并进行纵向热封,包装膜向下方运动,横封轴动作,同时物料被送进筒膜内,一起向下继续运动,等下个光标信号进来时横封轴再动作一次,这样一包的三热封的动作完成,当包装膜继续向下运动,色标传感器检测到色标,驱动器收到色标传感器的信号后动作,在光标处划下一道锯齿形的切痕,划线动作完成,当上位机(PLC)计数到达5时,发出信号给切断轴伺服,使得切断轴伺服能接收到色标传感器的信号,这样色标传感器的信号接到后切断轴伺服动作,5连包的包装物包装完成。此系统包括PLC、HMI、伺服以及温度控制模块,由于台达ASDA-A2伺服控制器内含电子凸轮功能,四台伺服即可完成送膜、送料以及裁切工艺,PLC只需做简单I/O控制,大大节省了上位机的昂贵成本,程序的规划也更加简单。

4   各轴的功能
4.1  送膜轴

          此轴采用速度控制,作为整个系统的主轴。下达脉冲命令给横封轴、划线轴和切断轴,指挥凸轮轴运转。

4.2  横封轴

         在A2伺服的PR(内部位置控制模式)控制模式下,使用内建的电子凸轮跟随主轴运行,横封轴接收来自送膜主轴的脉冲差分信号OA/OA;OB/OB,沿着烧录好的凸轮飞剪曲线跟随主轴运动,当横封轴伺服控制器检测到色标光电信号(DI7有信号输入)时,凸轮啮合运转,在运转过程中,伺服控制器会抓取色标信号,利用内建的同步抓取修正轴(色标补偿功能),调节凸轮速度,对裁切位置进行自动修正,保证裁切准确。

4.3  划线轴

          此轴和横封轴一样,是处于PR(内部位置控制模式)控制模式下,使用内建的电子凸轮跟随主轴运行,接收来自主轴的差分脉冲信号,它的作用是对包装膜进行点划线或者锯齿形的裁切,便于单包包装物的撕断或扯开。

4.4  切断轴

         此轴也是和横封轴一样,是处于PR(内部位置控制模式)控制模式下,使用内建的电子凸轮跟随主轴运行,接收来自主轴的差分脉冲信号,它的作用是对包装物在裁切位置进行切断,根据客户的要求,可进行连包切断,可实现1~10连包的切断。


5 凸轮曲线的规划

          台达ASD-A2伺服内建PR(内部位置控制模式)模式,PR模式下,内建64段定位程序,不仅可以实现原点复归、位置控制、定速控制,还具有位置和速度插断、重叠功能、参数写入,以及定位程序段之间的跳跃和调用,同时具有电子凸轮功能,高速抓取(capture)和比较(compare)功能,横封轴、划线轴和切断轴的原点复归,无需上位机的参与,即可完成。

    
6   凸轮曲线的建立

         台达ASDA-A2伺服控制器内建飞剪凸轮模型,使得飞剪电子凸轮曲线的建立简单易行, ASDA-A2 PC soft支持自动飞剪、自动飞剪(同步区)、自动飞剪(同步区可调)等多种飞剪曲线将会自动生成飞剪曲线。考虑到不同包装膜的热封难易程度,在裁切区设立同步区。

7  A2伺服特有的同步抓取修正轴功能
 
         A2伺服控制器内建同步抓取修正轴功能(即传统的色标自动补偿功能),伺服控制器利用内建的高速脉冲抓取功能,通过色标光电抓取主动轴两次色标间的脉冲数目,与伺服控制器内部用户所设定的理论裁切量(P5-78的设定值)通过compare功能做比较,根据同步修正的修正率(P5-80)对两者之间的误差值(P5-79)做修正,伺服控制器最终依据修正后的脉冲命令(P5-77)运行。

8   遮没功能
         A2伺服控制器内建色标遮没功能,可有效避免包装膜污染,色标错印所引起的光电误动作,增加了整个系统的稳定性。P5-78为裁切长度的脉冲设定值,P5-96为遮没区脉冲长度,此功能设定后,在遮没区域内,即使色标误动作,也不会影响到整个系统的性能。

9   结语
  

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