枕式包裝機(jī)是一種包裝能力非常強(qiáng)，且能適合多種規(guī)格用于食品和非食品包裝的連續(xù)式包裝機(jī)。它不但能用于無商標(biāo)包裝材料的包裝，而且能夠使用預(yù)先印有商標(biāo)圖案的卷筒材料進(jìn)行高速包裝。同時(shí)，具有穩(wěn)定性高、生產(chǎn)效率高，適合連續(xù)包裝、多包裝規(guī)格等優(yōu)勢，因而在包裝行業(yè)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。新時(shí)達(dá)運(yùn)控為枕式包裝機(jī)設(shè)備提供SC30B系列運(yùn)動控制器作為控制系統(tǒng)核心，高性能Ω6 A系列伺服系統(tǒng)作為執(zhí)行器件，可以使得包裝設(shè)備運(yùn)行速度高，定位準(zhǔn)確，控制系統(tǒng)更加安全可靠，滿足現(xiàn)有包裝設(shè)備的生產(chǎn)需求。

　　一、結(jié)構(gòu)組成

　　枕式包裝機(jī)主要完成成型、定位、包裝和封口等功能。

圖 1 枕式包裝機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

　　1、加熱系統(tǒng)系

統(tǒng)需要對橫封刀和縱封刀進(jìn)行加熱，并進(jìn)行溫度控制，可采用熱電偶或溫控表采集并控制封切刀的溫度。

　　2、橫封橫切軸

伺服電機(jī)驅(qū)動刀輥旋轉(zhuǎn)或者往復(fù)對包裝物進(jìn)行橫封橫切，橫切時(shí)需保證切刀軸與送料軸及送膜軸位置同步。

　　3、縱封送膜軸

帶動包裝膜、夾運(yùn)、縱封軸，使包裝膜與包裝物同步。

　　4、送料軸

送料系統(tǒng)由伺服驅(qū)動送料輥與橫切系統(tǒng)配合，根據(jù)包裝膜的袋長等技術(shù)指標(biāo)達(dá)到同步要求。按要求的速度帶動包裝物，把包裝物送入包裝膜中，物料間的間隔距離是由傳送帶上的檔格分開的，可以保證物料被送入包裝膜時(shí)位置的準(zhǔn)確性。

　　二、三伺服枕式包裝機(jī)控制要求

　　三伺服枕式包裝機(jī)，控制重點(diǎn)在于送料、送膜以及橫封橫切軸三軸的同步配合。三伺服枕包機(jī)是在雙伺服枕包機(jī)基礎(chǔ)上開發(fā)的一種高端枕式包裝機(jī)，其技術(shù)核心就是用運(yùn)動控制器中的電子凸輪功能替代原先的機(jī)械凸輪，完成機(jī)器中橫封橫切與拉膜牽引以及送料的配合，要求橫切的位置能精確定位在包裝袋色標(biāo)處。

　　三、系統(tǒng)配置

圖 2 三伺服枕式包裝機(jī)控制系統(tǒng)配置方案

　　功能效果：包裝速度——最高速度可達(dá)300刀/分;包裝精度——±0.5mm。(實(shí)際速度與機(jī)械、袋長等條件有關(guān))。

　　四、方案特點(diǎn)

　　采用新時(shí)達(dá)運(yùn)控全新系列SC30B運(yùn)動控制器，強(qiáng)大的運(yùn)動控制功能，在此設(shè)備上如魚得水，充分發(fā)揮特性，大大提高設(shè)備整體工作效率。

　　1、迅捷的動作指令響應(yīng)支持高速模塊、高速閉環(huán)控制模塊，檢測到動作指令小于20us響應(yīng)，可大大提升設(shè)備整體速度。

　　2、控制器采用四核最高主頻達(dá)1GHZ的高性能CPU，加上專門為加速數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)的FPGA，使得控制器的軸空周期最短可達(dá)120us。

　　3、運(yùn)控算法庫豐富自主研發(fā)的STEP Automation Studio功能強(qiáng)大，具有多種功能，比如電子凸輪，飛剪，探針，虛軸功能等等，為枕式包裝機(jī)提供了同步和高精度的保障。

圖 3 新時(shí)達(dá)運(yùn)控自主研發(fā)的 STEP Automation Studio 功能

　　本方案的另外一大亮點(diǎn)是使用了Sigriner Ω6系列伺服驅(qū)動，特點(diǎn)如下：

　　(1)性能強(qiáng)勁，開箱即用強(qiáng)大的伺服自整定，免調(diào)試功能，可減少90%設(shè)備調(diào)試時(shí)間;1us響應(yīng)高速IO，輕松應(yīng)對色標(biāo)探針需求;慣量在線識別+參數(shù)在線自整定，輕松應(yīng)對30倍慣量比;V型抑制+末端震動控制+自適應(yīng)陷波濾波器，快速解決末端抖動及機(jī)械共振。

　　(2)高定位精度伺服電機(jī)搭載23位光編，分辨率8,388,608，速率高達(dá)2.5M。伺服驅(qū)動采用二自由度控制+偽微分前饋控制，高速響應(yīng)和強(qiáng)干擾兩不誤;16M脈沖控制接口，控制精度能夠提高4倍，全面解決了高定位精度問題。

　　(3)高安全防護(hù)產(chǎn)品符合CE認(rèn)證要求，滿足歐美市場相關(guān)設(shè)備安全要求;內(nèi)置動態(tài)制動，永不飛車;通過HASS和HALT實(shí)驗(yàn)中160余項(xiàng)嚴(yán)苛測試，面對多種嚴(yán)酷環(huán)境依然運(yùn)行穩(wěn)定。生產(chǎn)運(yùn)行中，枕式包裝機(jī)包裝最高速度可達(dá)300刀/分，包裝精度可達(dá)：±0.5mm，設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行足以證明Ω6 A系列伺服驅(qū)動可為枕式包裝機(jī)高效率、高精度及運(yùn)行安全保駕護(hù)航。

圖 4 Sigriner Ω6 系列伺服驅(qū)動器特點(diǎn)

　　五、包裝工藝

　　1、橫封橫切方式

　　采用SC30B運(yùn)控控制器，專業(yè)打造適用于包裝機(jī)行業(yè)的追剪及飛剪的凸輪模塊，使得控制更加精確高效。

　　目前市面上橫封橫切軸主要有3種機(jī)構(gòu)方式：

　　飛剪：剪切機(jī)構(gòu)為圓周運(yùn)動，與被剪切物體同向運(yùn)動，通過改變剪切機(jī)構(gòu)中的速度，來改變剪切長度。

　　追剪：剪切機(jī)構(gòu)平行于被剪切物體，剪切機(jī)構(gòu)做往復(fù)平移運(yùn)動，通過改變在非同步區(qū)的速度達(dá)來改變剪切長度。

　　往復(fù)式：與飛剪原理相同，僅在機(jī)械結(jié)構(gòu)上有所區(qū)分。往復(fù)式剪切機(jī)構(gòu)目前最高速度可以達(dá)到300刀/分。

　　2、高速色標(biāo)追蹤功能

　　色標(biāo)傳感器檢測刀包裝袋上的色標(biāo)信號，需加入自動糾偏系統(tǒng)，自動進(jìn)行追蹤調(diào)節(jié)，并且計(jì)算切刀位置，確保每一次切刀的位置一致，包裝袋圖案一致。

　　3、電子防切功能

　　物料進(jìn)入包裝袋，運(yùn)動過程中錯位傳感器可提前檢測物料是否可能被橫封刀切上，進(jìn)而通知系統(tǒng)下一步橫封刀該如何操作，有效地保護(hù)橫封刀和包裝產(chǎn)品，這種不用停車處理錯位物料，可大大提高包裝機(jī)的生產(chǎn)效率。

圖 5 電子防切功能示意圖

　　4、防空包功能

　　設(shè)備機(jī)器專用傳感器檢測輸送帶上物料有無，將信號狀態(tài)通知系統(tǒng)，檢測刀無物料，則送膜和切刀伺服都停止運(yùn)行 ，送料機(jī)構(gòu)繼續(xù)運(yùn)行供料，待讀取到有物料時(shí)，送膜和切刀伺服重新運(yùn)行。

圖 6 防空包功能示意圖

　　六、結(jié)語

　　新時(shí)達(dá)運(yùn)控Ω6系列交流伺服系統(tǒng)和SC系列運(yùn)動控制器產(chǎn)品是新時(shí)達(dá)集團(tuán)中央研究院與辛格林納團(tuán)隊(duì)潛心合力研發(fā)的系列化產(chǎn)品，也是新時(shí)達(dá)堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動，堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展的價(jià)值呈現(xiàn)，產(chǎn)品應(yīng)用行業(yè)廣，能成功幫助用戶解決方案復(fù)雜、維護(hù)成本高等諸多難題，體現(xiàn)了新時(shí)達(dá)產(chǎn)品的高性能和高可靠性。