臺達智能型A2伺服在高速枕式糖果包裝機的應(yīng)用
摘要:本文介紹了臺達自動化產(chǎn)品在高速枕式包裝機中的系統(tǒng)解決方案,尤其是臺達ASD-A2智能型伺服驅(qū)動器內(nèi)建的電子凸輪,高速脈沖抓取、比較,以及參數(shù)自行寫入功能的在系統(tǒng)方案中的應(yīng)用,以及電子凸輪曲線的設(shè)計規(guī)劃。臺達A2智能型伺服在枕式包裝機的應(yīng)用,使得國內(nèi)糖果包裝機的速度得到了很大的提升,經(jīng)實際生產(chǎn)測試,可實現(xiàn)每分鐘1200包的速度,這一成功應(yīng)用證明臺達在包裝業(yè)已有了成熟的解決方案,同時也說明國內(nèi)糖果包裝技術(shù)跨入了一個更高的水平。
關(guān)鍵詞:電子凸輪 飛剪 同步抓取修正軸 高速抓取 ASD-A2
枕式包裝機是一種臥式三面封口,自動完成制袋、填充、封口、切斷、成品排除等工序的包裝設(shè)備,實際應(yīng)用中,與相應(yīng)衍生機種、輔助機種相配合,能實現(xiàn)食品、日用化工、醫(yī)藥等行業(yè)自動化生產(chǎn)線的流水包裝。枕式糖果包裝機主要用于圓形或方形奶糖的包裝?!?/span>
傳統(tǒng)的枕式包裝機橫封刀的運動曲線是由機械的凸輪來實現(xiàn)的,機械加工、安裝復(fù)雜,運行噪音大,效率低;由于機械的局限性,其包裝速度僅能達到600顆/分鐘,隨著行業(yè)競爭的日益激烈,以及人力成本的增加,包裝設(shè)備自動化程度以及包裝速度要求越來越高。要實現(xiàn)高速包裝,整個控制系統(tǒng)的響應(yīng)和處理速度要求更加苛刻,傳統(tǒng)的控制器已經(jīng)難以滿足要求,以往包裝裁切所使用繼續(xù)誒凸輪必須采用伺服的電子凸輪來替換。臺達A2高性能智能伺服控制器除內(nèi)建電子凸輪功能外,32為高速DSP處理核心,內(nèi)建高速脈沖抓取、比較,高速運動控制功能,完全可以實現(xiàn)包裝設(shè)備高速的工藝要求。
針對包裝行業(yè)所專門開發(fā)的飛剪電子凸輪模型,同步抓取修正軸功能內(nèi)嵌于A2伺服控制器內(nèi)。功能齊全,編輯簡單的伺服編輯軟件ASD-A2 SOFT,人性化的接口設(shè)計,得心應(yīng)手的快捷菜單,使得整個系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)劃輕而易舉,隨手可得,大大減少了調(diào)機時間。
設(shè)備原理
糖果經(jīng)圓形盤整理后,進入直線鏈鉤機構(gòu),被鏈鉤送進包裝膜內(nèi),然后進行縱封和橫封包裝,以完成成品裁切。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示
圖 1 三伺服枕式糖果包裝機
工藝流程
枕式包裝機的送膜作為系統(tǒng)主軸。切刀和送料跟隨主軸運作,送料和橫切伺服控制器直接抓取膜位色標信號進行位置檢測,以確定送料和的位置,薄膜經(jīng)成型器成型后變?yōu)橥材?,并進行縱向熱封,同時物料被送進筒膜內(nèi),一起向前經(jīng)過橫封橫切部位,由回轉(zhuǎn)式的橫封橫切刀對筒膜進行橫向封切,輸出包裝成品,具體工藝流程圖和工藝結(jié)構(gòu)圖分別參照圖2、圖3
圖 2.工藝流程圖
圖 3.工藝結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)配置
此系統(tǒng)包括PLC,HMI,伺服以及溫度控制模塊,由于臺達ASDA-A2伺服控制器內(nèi)含電子凸輪功能,三臺伺服即可完成送膜,送料以及裁切工藝,PLC只需做I/O控制,大大節(jié)省了上位機的昂貴成本,程序的規(guī)劃也更加簡單,臺達解決方案之系統(tǒng)電氣控制如圖4所示,詳細配置如表1所示;
圖 4.臺達系統(tǒng)電氣控制圖
表1 高速枕式糖果包裝機電控配置
系統(tǒng)控制原理
臺達系統(tǒng)解決方案,為了滿足高速的要求,送膜、送料鏈鉤、切刀三個軸均使用伺服控制,三軸之間的運動控制依據(jù)凸輪主從關(guān)系完成,整個系統(tǒng)控制方案如圖5所示
1.送膜軸(軸3)
此軸采用速度控制,作為整個系統(tǒng)的主軸。下達脈沖命令給切刀軸和送料軸,指揮凸輪軸運轉(zhuǎn)。
2.切刀軸(軸2)
以PR模式(內(nèi)部位置控制模式)內(nèi)建的電子凸輪跟隨主軸運行,切刀軸接收送膜主軸的脈沖OA,/OA;OB,/OB,以凸輪飛剪曲線跟隨主軸運動,當(dāng)切刀軸伺服控制器檢測到色標光電S1信號,凸輪啟動運轉(zhuǎn),在運轉(zhuǎn)過程中,伺服控制器會抓取S1的信號,利用內(nèi)建的同步抓取修正軸(色標補償功能),調(diào)節(jié)凸輪速度,保證精準的裁切位置。
3.送料軸(軸1)
以PR模式(內(nèi)部位置控制模式)內(nèi)建的電子凸輪跟隨主軸運行,脈沖來源為送膜主軸的OA,/OA;OB,/OB,當(dāng)檢測到色標光電S1,則依據(jù)規(guī)劃好的凸輪曲線跟隨主軸運轉(zhuǎn),并實時抓取S1信號,利用內(nèi)建同步抓取修正軸進行糖位的自動調(diào)節(jié)。
圖 5.臺達系統(tǒng)控制方案
系統(tǒng)電子凸輪規(guī)劃設(shè)計
Delta ASD-A2伺服內(nèi)建PR(內(nèi)部位置控制模式)模式,PR模式下,內(nèi)建64段定位程序,不僅可以實現(xiàn)原點復(fù)歸,位置控制,定速控制,還具有位置和速度插斷,重疊功能,參數(shù)寫入,定位程序段之間的跳躍和調(diào)用,同時具有電子凸輪功能,高速抓取(capture)和比較(compare)功能,所以切刀軸和鏈鉤軸的原點復(fù)歸無需上位機的參與,即可完成,其主要pr規(guī)劃如下
參數(shù)說明:
P5-39=0X0020:CAP軸命令來源:pulse cmd
P5-88=0X0251:凸輪軸主軸來源:同步抓取修正軸
嚙合時機:CAP軸任意一點動作
脫離時機:不脫離
P5-97=1:開啟宏指令,即同步軸啟用
橫封切斷軸飛剪曲線設(shè)計
Delta ASDA-A2伺服控制器內(nèi)建飛剪凸輪模型,如圖6所示;所以使得飛剪電子凸輪曲線的設(shè)計簡單易行,利用ASD-A2 PC soft所提供的E-CAM EDITOR功能,調(diào)試著只需將機械參數(shù)輸入下圖紅色方框內(nèi)的對應(yīng)位置, ASDA-A2 PC soft將會自動生成飛剪曲線??紤]到不同包裝膜的熱封難易程度,在裁切區(qū)設(shè)立同步區(qū)。同步區(qū)為50°,如圖7所示
圖 6飛剪電子凸輪模型 圖7 臺達ASD-A2飛剪凸輪編輯界面
圖8 ASD-A2軟體產(chǎn)生的飛剪裁切電子凸輪速度曲線
鏈鉤軸電子凸輪曲線設(shè)計
鏈鉤軸用途在于將糖果送入包裝膜內(nèi),只要與送膜主軸保持位置同步即可,所以其以送膜軸作為主動軸,跟隨送膜軸進行同步運轉(zhuǎn)。即送膜軸每送出一個包裝長度的脈沖,鏈鉤運行一個鏈鉤的鉤距,根據(jù)機械結(jié)構(gòu),鏈鉤軸馬達轉(zhuǎn)一圈,鏈鉤走一個鏈距,而伺服一轉(zhuǎn)對應(yīng)脈沖為100000puu,所以360°的位置脈沖為100000puu。在規(guī)劃曲線時,利用Delta ASDA-A2 PC soft所提供的manual create 功能,建立位置的函數(shù)表格,如圖9所示;ASDA-A2 PC soft便會依據(jù)三次曲線自動規(guī)劃出速度和加速曲線,如圖10所示,
圖9 送料軸凸輪曲線位置表格
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