時(shí)間:2016-07-01 11:30:09來源:倫茨(上海)傳動系統(tǒng)有限公司
1 前言
隨著社會的發(fā)展與科技的進(jìn)步,物流包裝行業(yè)的自動化程度越來越高,原來需要幾個(gè)人十幾個(gè)人才能完成的任務(wù),由于科技的注入,只需要一兩個(gè)人即可完成。裝封箱機(jī),顧名思義即是把物品裝在箱子里并封好。本文所講的裝封箱機(jī)主要針對煙草行業(yè),把成條的煙規(guī)則地自動裝進(jìn)箱子里并封存好。該裝封箱機(jī)是在充分借鑒國內(nèi)外現(xiàn)有同類產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上自主研發(fā)的新一代煙用條盒裝封箱設(shè)備,具有紙箱自動供給系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)等,可簡便實(shí)現(xiàn)大、小箱互換。
2 裝封箱機(jī)工藝簡介
裝封箱機(jī)在開始端分條煙和煙箱兩路工藝,煙箱通過 AGV 小車送到紙箱自動供應(yīng)站,通過抓取提升等操作把紙箱放到煙箱匯合點(diǎn),同時(shí)通過兩軸插補(bǔ)把箱子打開并用機(jī)械手把箱口撐開等待條煙進(jìn)箱,另一路為條煙通過條煙輸送帶送到條煙堆疊處進(jìn)行堆疊,堆成 5 疊或 10 疊后通過推垛把條煙推進(jìn)箱子。最后通過煙箱主推把煙箱運(yùn)送出去,在這個(gè)過程中進(jìn)行封口貼標(biāo)等動作,流程見如下工藝流程圖。
圖 1 工藝流程圖
在電氣控制方面,采用集中-分散控制的形式,邏輯關(guān)系的控制通過 PLC 完成,驅(qū)動定位等方面的程序通過 Lenze 伺服控制器 9400HighLine 來完成,以減少了編程人員的工作量,提高控制精度和靈活性。
圖 2 電氣控制系統(tǒng)圖
3 Lenze 解決方案及特點(diǎn)
本方案采用 Lenze 驅(qū)動產(chǎn)品,包括 9400HighLine 系列伺服控制器,8400StateLine
變頻器及 MCS 伺服減速電機(jī)。其中,9400HighLine 伺服控制器具有可視化自由編程,多種尋零模式及速度位置等模式切換等特點(diǎn),可根據(jù)不同的工位及運(yùn)動特點(diǎn)采用不同的功能模式。9400HighLine 還可實(shí)現(xiàn)各種驅(qū)動控制方案,本方案根據(jù)應(yīng)用需要使用了
9400HighLine 定位、TP 窗口、Cam、TP 糾偏等功能。
堆疊機(jī)構(gòu)是將條煙輸入機(jī)構(gòu)送來的條煙,按五條一層、五層一垛的規(guī)律整理、碼垛,在機(jī)械結(jié)構(gòu)上通過減速機(jī)由舉升、開合、交接三個(gè)凸輪結(jié)構(gòu)組成, 其間接性工作制要求速度快、啟動平滑、停止穩(wěn)定。本系統(tǒng)采用 9400HighLine 的 Cam 功能,由于此工位是朝一個(gè)方向運(yùn)行,時(shí)間久了會產(chǎn)生累計(jì)誤差,故需要 TP 糾偏功能來消除累計(jì)誤差。
提升和水平搬運(yùn)使用 Limit 定位功能,上位機(jī)只需將控制器的位置值和啟動命令發(fā)送給9400HighLine,9400HighLine 即可獨(dú)立運(yùn)行到指定位置,大大減少上位機(jī)的編程任務(wù)。
推煙機(jī)構(gòu)是將條煙推入紙箱,由減速電機(jī)驅(qū)動鏈條滑車機(jī)構(gòu)完成推煙動作。推煙板由上下兩部分組成。推煙時(shí),上下兩部分工作面平齊;回程時(shí),下半部分向后翻折。保證回程時(shí)不會占用條煙堆疊所需的空間,以提高機(jī)器效率。
開箱動作是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵動作,它需要兩臺電機(jī)以插補(bǔ)的形式運(yùn)行四分之一圓弧,如果速度過慢則生產(chǎn)效率太低而喪失了競爭優(yōu)勢,若速度過快則會把箱子拉破。箱子的搬運(yùn)及開箱示意圖如下 ,在開箱過程中起點(diǎn)和終點(diǎn)均有一根軸在切線方向,這就導(dǎo)致了在正常速度下,切線方向上的那根軸的速度理論上將達(dá)到無窮大。為了解決這個(gè)問題,本方案采用雙凸輪結(jié)構(gòu),X 軸跟隨虛擬主軸運(yùn)行一個(gè)五階多項(xiàng)式,使其在開始和結(jié)束過程均可慢速運(yùn)行,而在中間則快速運(yùn)行,這樣既保證了運(yùn)行時(shí)間又防止了過沖現(xiàn)象。Y 軸控制器跟隨 X 軸運(yùn)行插補(bǔ),走四分之一圓弧插補(bǔ)。
圖 3 箱子搬運(yùn)及開箱示意圖
4 Lenze 方案亮點(diǎn)
(1)獨(dú)立的運(yùn)動控制解決方案,基本上所有的驅(qū)動控制算法及編程都可以在 9400HighLine 伺服控制器中實(shí)現(xiàn),上位機(jī)只需簡單地給伺服控制器發(fā)送控制信息即可,大大減少了客戶的編程任務(wù)。
(2)靈活可視化的編程方式,伺服控制器的編程軟件 Lenze Engineering 采用 CFC 語言編程,編程直觀,操作方便,具有在線診斷及示波器等功能,在調(diào)試過程中能輕易的監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
(3)可選多種通信接口, 8400 系列變頻器支持 CAN,ProfiBus,EtherCAT, EtherNET 等多種通信協(xié)議,開放性廣。
(4)8400 系列變頻器分為高中低三擋,基本上可覆蓋所有變頻器應(yīng)用??筛鶕?jù)客戶的需要進(jìn)行定制化開發(fā),節(jié)約了客戶成本。
5 展望
該裝封箱是專為煙草企業(yè)而設(shè)計(jì)的專用設(shè)備,系統(tǒng)速度為 8 箱/分鐘。在目前人工成本逐年走高的趨勢下,提高生產(chǎn)自動化水平成為各個(gè)行業(yè)爭先實(shí)現(xiàn)的目標(biāo),這意味著他們對生產(chǎn)設(shè)備的自動化依賴程度也將越來越高,而裝封箱機(jī)設(shè)備就是在這樣一個(gè)市場背景下應(yīng)運(yùn)而生。本文所述裝封箱機(jī)只需對機(jī)械結(jié)構(gòu)稍作修改即可應(yīng)用到許多其它類似領(lǐng)域,也就是說,條形物品的裝箱應(yīng)用都會是此裝封箱機(jī)設(shè)備的潛在市場。
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