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欧姆龙PLC伺服在包装机中的应用.docx
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2022-11-17
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欧姆龙 PLC 伺服在包装机中的应用
引言
枕式包装机又称接缝式裹包机,是一种卧式三面封口,自动完成
制袋、填充、封口、切断、成品排除等工序的包装设备,实际应用中,
与相应衍生机种、辅助机种相配合,能实现食品、日用化工、医药等
行业自动化生产线的流水包装。适应的包装物为一般块状、筒状规则
物品,无规则异形物品,如:饼干、蛋糕、化妆品、纸巾等。包装成
品的形式有单件包装、集合包装、带托盘包装、无托盘集合包装等。
传统的枕式包装机横封刀的运动曲线是由机械的凸轮来实现的,
机械加工、安装复杂,运行噪音大,效率低;如果使用伺服系统来实
现电子凸轮功能,对于机械安装、运行效率会有一定的提高。本文详
细介绍 OMRON 的控制器 FQM1 在包装机中实现电子凸轮的应用。
1.枕式包装机的工艺简介
枕式包装机的送膜和进料是同步进行的,由色标检测和接近开关
分别对送膜和送料的位置进行检测,薄膜经成型器成型后变为筒膜,
并进行纵向热封,同时物料被送进筒膜,一起向前经过横封横切部位,
由回转式或往复式的横封横切刀对筒膜进行横向封切,输出包装成
品,具体工艺流程图和工艺结构图分别参照图 1、图 2:
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可修编.
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图 1 枕包机工艺流程图
图 2 枕包机工艺结构图
2. 枕式包装机自动化程度的发展
随着食品包装行业的飞速发展,对类似枕包机这样的机械提出的
要提高包装速度与精度,全面包装品规格,操作趋于人性化以及售后
维护成本降低。根据枕包机的工艺不难看出,其控制重点在于送料、
送膜以及横封横切轴三轴的配合,因此从第一代枕包机发展至今,主
要就是对这三轴的控制进行改进以满足行业不断提升的要求,从低端
到高端、从机械控制为主到电气控制为主,枕包机控制的发展主要经
历了以下几个阶段:
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可修编.
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阶段一:单变频
使用一台变频器加一台交流电机来工作,为了成比例的同时带动
横封刀(加输送机)跟包装膜,需要一台无极变速箱来根据不同的膜
长调节膜轴的速度。从而实现了两路速度的输出,但是无极变速箱会
随着使用时间的增长出现磨损影响使用精度,因此有他的局限性。横
封刀的运行曲线是由机械凸轮来实现的,因此机械结构复杂,传动机
构多。
阶段二:单变频+单伺服
使用一台变频驱动横封刀(加输送机),一台伺服驱动包装膜,
取消了无极变速箱。各部分运行独立,由 PLC 控制器协调两部分速度。
横封刀运动轨迹仍有机械凸轮实现。
阶段三:双伺服
原理同单伺服+单变频,但其控制精度进一步提高。
阶段四(目前最先进的控制方式,本文介绍重点):三伺服
三个伺服分别驱动横封刀、包装膜、供料输送机,横封刀的运行
轨迹完全有伺服来实现,取消机械凸轮,简化了机械结构。三部分的
运行速度需要有高性能的控制器来控制,因此对于控制器的要求比较
高,经过试验 OMRON 的 FQM1 控制器能完成这项功能,并且能提高
包装速度速度。
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3. 三伺服枕式包装机的详细工艺及控制要求
三伺服枕包机是在双伺服枕包机基础上开发的一种高端枕式包装
机,其技术核心就是用运动控制器中的电子凸轮功能替代原先的机械
凸轮,完成机器中横封横切与拉膜牵引以及送料的配合,要求横切的
位置能精确地定位在包装袋的色标上,误差围应小于±2.5mm(根据色
标宽度定),速度一般能达到 200 包/分钟。
3.1 机器的启动检测定位
由于在机器的整个运行过程中保持送膜、送料、横封横切轴的位
置准确非常重要,轴与轴之间按照包装物规格的不同有不同的位置对
应点,因此在机器启动时就因将三轴的位置进行校准,找到位置对应
点以便机器正常运行时按照对应点进行检测纠偏。
三轴的偏差检测通过不同的传感器进行:
送膜轴:膜的色标位置通过色标传感器和伺服驱动器的编码
器分频进行检测。
送料轴:输送带的位置通过安装在输送带的接近开关和输送
带伺服驱动器的编码器分频信号位置检测。
横封横切轴:横封刀位置的检测通过安装在横封刀上的接近
开关和设定的横封刀每转的脉冲数进行检测。
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可修编.
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