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基于禾川 Q1 PAC 的跟隨式旋蓋機(jī)總線解決方案

時間:2021-08-22 20:23:59來源:浙江禾川科技股份有限公司 袁練

導(dǎo)語:?旋蓋機(jī)是將蓋子與瓶裝容器旋合在一起的機(jī)器,又稱為封蓋機(jī)、壓蓋機(jī)或者鎖蓋機(jī)。旋蓋機(jī)廣泛應(yīng)用于食品飲料、日化封裝、工業(yè)用品等領(lǐng)域,跟隨式旋蓋機(jī)是近年來興起的一種新型智能設(shè)備,以優(yōu)越的效率和可靠的品質(zhì)聞名業(yè)界。跟隨式旋蓋機(jī)的核心工藝主要是輸送帶與旋蓋頭的高速高精度同步、旋蓋伺服的轉(zhuǎn)矩控制以及觸發(fā)信號的執(zhí)行精準(zhǔn)度,而要實(shí)現(xiàn)這些核心功能主要通過運(yùn)控系統(tǒng)的電子凸輪、探針與轉(zhuǎn)矩控制功能實(shí)現(xiàn)。

      1 旋蓋機(jī)簡介

  隨動式旋蓋機(jī)主要分為來料分瓶、線寬及擰蓋高度調(diào)整、追剪擰蓋、輸送線四部分。分瓶部分根據(jù)控制分瓶軸和理料輸送線的速度差把來瓶分出所需要的間距;線寬及擰蓋高度調(diào)整部分根據(jù)瓶徑及瓶高的不同,自動調(diào)整線體寬及機(jī)架高度;追剪擰蓋部分根據(jù)扭蓋軸通過轉(zhuǎn)矩模式,對傳送帶的來瓶實(shí)現(xiàn)不停歇擰蓋作業(yè);輸送線主要是完成空瓶子的輸送作用,承擔(dān)起控制主軸角色,如圖1所示。

  

雙頭跟隨式旋蓋機(jī).png

  圖 1 雙頭跟隨式旋蓋機(jī)

  2 跟隨式旋蓋機(jī)工作流程分析

  跟隨式旋蓋機(jī)的關(guān)鍵工藝是旋蓋頭跟隨、旋蓋力矩控制以及探瓶鎖存。機(jī)器的工作流程是操作員啟動機(jī)器,輸送帶帶動已經(jīng)灌料的瓶子,當(dāng)旋蓋進(jìn)瓶檢測傳感器檢測到瓶子, 伺服探針即刻鎖存瓶子此時所在的輸送帶位置。當(dāng)瓶子到達(dá)旋蓋位時,機(jī)械爪將瓶蓋從料斗取下下降套入瓶口,同時旋蓋機(jī)座通過電子凸輪跟隨輸送帶做同步運(yùn)動,達(dá)到機(jī)械爪跟隨瓶子做旋轉(zhuǎn)擰蓋運(yùn)動,當(dāng)旋蓋伺服反饋的力矩到達(dá)設(shè)定擰緊力矩時,旋蓋基座停止做跟隨運(yùn)動并與瓶蓋脫離接觸返回旋蓋起始位,依次反復(fù),如圖2所示。

  

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  圖 2 主從軸高精度同步電子凸輪實(shí)現(xiàn)方法

  3 禾川跟隨式旋蓋機(jī)方案與機(jī)器核心工藝

  如圖3所示,旋蓋機(jī)的主要電氣部分包括輸送瓶子的輸送帶伺服、調(diào)節(jié)機(jī)臺高度的整體升降伺服、實(shí)現(xiàn)旋蓋頭左右平移的跟隨伺服、實(shí)現(xiàn)上下取蓋的機(jī)械爪升降伺服、避免瓶子歪斜的夾帶伺服以及完成主要目標(biāo)功能的旋蓋伺服。方案主要通過禾川Q1 PAC與X3EB總線伺服實(shí)現(xiàn),Q1 PAC是一種多功能總線型控制器,支持支持 EtherCAT、CANopen、Modbus RTU、 ModbusTCP多種通信協(xié)議, 本體自帶16對高速脈沖IO,可用于編碼器高速輸入、步進(jìn)、脈沖伺服的控制。

  

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  圖 3 禾川跟隨式旋蓋機(jī)電氣拓?fù)?/p>

  機(jī)器的核心工藝主要是通過旋蓋頭跟隨輸送帶、抓取入瓶信號以及實(shí)現(xiàn)主要功能的旋蓋力矩控制。抓取入瓶信號采用伺服探針功能實(shí)現(xiàn),采用伺服探針的原因是PLC與伺服通信有掃描周期,如用PLC輸入點(diǎn)作為檢瓶信號會有位置延遲,用伺服探針則是外部檢瓶信號直接反饋到伺服,形成高速鎖存,反饋的位置數(shù)據(jù)更精準(zhǔn)。X3E伺服驅(qū)動器指定DI8(P04.08)、DI9(P04.09)作為探針1和探針2的輸入DI,啟用伺服的方法是將進(jìn)瓶傳感器器接至X3EB總線伺服的DI8、DI9引腳。再把伺服面板的也就是將P04.08 設(shè)置為 39, P04.09 設(shè)置為 40,并通過Codesys設(shè)置探針功能(60B8h) 和探針狀態(tài)字(60B9h),操作功能塊如下圖4所示。

  

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  圖 4 探針鎖存功能實(shí)現(xiàn)

  力矩功能需要設(shè)置伺服模式,主要實(shí)現(xiàn)方法是通過如下圖5所示,功能塊1是設(shè)置力矩模式,功能塊2是設(shè)置擰緊力矩值,當(dāng)旋蓋實(shí)際力矩達(dá)到設(shè)定力矩,旋蓋頭與瓶蓋脫離接觸,進(jìn)入下一次動作。

  

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  圖 5 力矩控制功能實(shí)現(xiàn)

  4 旋蓋機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能

  整個系統(tǒng)的功能主要包括手動模式和自動模式,各個模式呈模塊化顯現(xiàn),相互獨(dú)立且互不干擾,機(jī)器根據(jù)設(shè)定在幾種模式下進(jìn)行邏輯切換。這種設(shè)計(jì)方法保證了機(jī)器的穩(wěn)定運(yùn)行和避免誤操作。機(jī)器上電后,處于手動模式,此時可 以調(diào)節(jié)各設(shè)置參數(shù)與邏輯條件,設(shè)定好相關(guān)參數(shù)后,按下啟動系統(tǒng)進(jìn)入自動工作模式。對于旋蓋機(jī)來說一般要設(shè)置的開放參數(shù)是擰緊力矩值、機(jī)臺高度、輸送帶速度等參數(shù),簡捷明了,易于終端操作,同時調(diào)試好的參數(shù)可靈活保存到配方,以便生產(chǎn)調(diào)用。當(dāng)出現(xiàn)伺服報(bào)警、超限等異常情況時,機(jī)器立即急停報(bào)警,并在觸摸屏上顯示報(bào)警原因,提醒操作者排查,如圖6所示。

   旋蓋機(jī)人機(jī)操作界面.png

  圖 6 旋蓋機(jī)人機(jī)操作界面

  5 結(jié)語

  旋蓋機(jī)的高速高精度是通過伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn),伺服電機(jī)是智能制造的肌肉,而隨著智能制造的的不斷發(fā)展以及裝備制造的智能化升級,總線伺服的市場需求越來越大,因?yàn)橄鄬τ趥鹘y(tǒng)脈沖伺服,總線伺服主要有如下優(yōu)勢:接線簡化,節(jié)約線材成本,減少布線時間,減小出錯機(jī);具備故障自診斷特性,可以準(zhǔn)確定位錯誤點(diǎn),可在人機(jī)界面中顯示,維護(hù)、檢修更便捷;方便調(diào)試,可通過主控界面直接調(diào)整伺服參數(shù);可靈活實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制;傳輸精度高、可靠性高,抗干擾能力更強(qiáng)。

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標(biāo)簽: 伺服系統(tǒng)人機(jī)界面

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