1、引言

枕式包裝機(jī)是一種連續(xù)工作的自動(dòng)化設(shè)備，具有強(qiáng)大的包裝能力，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等多種行業(yè)領(lǐng)域，由于進(jìn)行包裝的袋的形態(tài)呈枕狀，因此通常稱作枕式包裝。它不但能用于無(wú)商標(biāo)包裝材料的包裝，而且還能夠使用預(yù)先印有商標(biāo)圖案的卷筒材料進(jìn)行高速包裝。在生產(chǎn)過(guò)程中因包裝材料上印刷的定位色標(biāo)之間存在誤差，或包裝材料的拉伸以及機(jī)械傳動(dòng)等因素的影響，會(huì)導(dǎo)致包裝材料上預(yù)定的封切部位有可能偏離正確的位置，從而產(chǎn)生誤差。為了達(dá)到精確封切的目的，包裝設(shè)備必須采用自動(dòng)定位及同步修正的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制解決方案來(lái)補(bǔ)償誤差。

2、枕式包裝設(shè)備工作原理及工藝流程

在生產(chǎn)中，待包裝物經(jīng)圓形盤(pán)整理后，進(jìn)入直線鏈鉤機(jī)構(gòu)，被鏈鉤送進(jìn)包裝膜內(nèi)，然后進(jìn)行縱封和橫封包裝，以完成成品裁切。如圖1所示：

圖1 枕式包裝機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)

枕式包裝機(jī)的送膜作為系統(tǒng)主軸。切刀和送料跟隨主軸運(yùn)作，送料和橫切伺服控制器直接抓取膜位色標(biāo)信號(hào)進(jìn)行位置檢測(cè)，以確定送料和位置，薄膜經(jīng)成型器成型后變?yōu)橥材?，并進(jìn)行縱向熱封，同時(shí)物料被送進(jìn)筒膜內(nèi)，一起向前經(jīng)過(guò)橫封橫切部位，由回轉(zhuǎn)式的橫封橫切刀對(duì)筒膜進(jìn)行橫向封切，輸出包裝成品。圖2為工藝流程圖，圖3為工藝結(jié)構(gòu)圖。

圖2 工藝流程圖

圖3 工藝結(jié)構(gòu)圖

工藝流程中需要解決的問(wèn)題：

1) 色標(biāo)追蹤。因機(jī)器滑差或者張力調(diào)節(jié)適調(diào)導(dǎo)致的包裝膜錯(cuò)位造成在端封軸沒(méi)有在色標(biāo)處端封，必須能夠有自檢能力進(jìn)行色標(biāo)追蹤。

2) 防誤切。包裝物在包裝袋有滑動(dòng)必須檢測(cè)出防止誤切，直到物料在包裝袋端封位置。

3) 防空切。包裝袋中無(wú)包裝物必須檢測(cè)出防止空切，直到物料在包裝袋端封位置。

3、易能ESS100系列同步伺服產(chǎn)品在枕式包裝機(jī)上的整體解決方案

傳統(tǒng)的枕式包裝機(jī)橫封刀運(yùn)動(dòng)曲線由機(jī)械的凸輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，機(jī)械安裝復(fù)雜運(yùn)行噪音大且效率低；機(jī)械的局限性決定了包裝速度僅能達(dá)到600顆/分鐘，生產(chǎn)效率受到限制。隨著行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，以及人力成本的增加，對(duì)包裝設(shè)備自動(dòng)化程度以及包裝速度提出的要求越來(lái)越高。要實(shí)現(xiàn)高速包裝，對(duì)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)難滿足要求，采用伺服的電子凸輪來(lái)替換傳統(tǒng)的機(jī)械凸輪勢(shì)在必行。

ESS100系列高性能智能伺服器以32位浮點(diǎn)雙DSP為處理核心，內(nèi)嵌通用、飛剪、追剪等電子凸輪功能，具備高速運(yùn)動(dòng)的精準(zhǔn)控制功能，完全實(shí)現(xiàn)了包裝設(shè)備高速高效的工藝要求。

圖4 解決方案框圖

易能ESS100系列同步伺服產(chǎn)品系統(tǒng)解決整體方案為了滿足高速包裝要求，送膜、送料鏈鉤、切刀三個(gè)軸均使用伺服控制，三軸之間的運(yùn)動(dòng)控制依據(jù)凸輪主從關(guān)系完成，整個(gè)系統(tǒng)控制方案框圖如圖5所示

1.送膜軸(軸3) 

此軸采用速度控制作為整個(gè)系統(tǒng)的主軸，下達(dá)脈沖命令給切刀軸和送料軸，指揮凸輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.切刀軸(軸2)

以ESS100伺服器內(nèi)建的電子凸輪跟隨主軸運(yùn)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(yùn)動(dòng)，當(dāng)切刀軸伺服控制器檢測(cè)到色標(biāo)光電S1信號(hào)，凸輪啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，伺服控制器會(huì)抓取S1即輸入到X5-29口的高速色標(biāo)信號(hào)，利用內(nèi)建的同步抓取修正軸(色標(biāo))補(bǔ)償功能，調(diào)節(jié)凸輪速度，保證精準(zhǔn)的裁切位置。

3.送料軸(軸1)

以伺服內(nèi)建的電子凸輪跟隨主軸運(yùn)行，脈沖來(lái)源為送膜主軸編碼器的OA,/OA;OB,/OB信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到色標(biāo)光電S1,則依據(jù)規(guī)劃好的凸輪曲線跟隨主軸運(yùn)轉(zhuǎn)，并實(shí)時(shí)抓取S1信號(hào)，利用內(nèi)建同步抓取修正軸進(jìn)行糖位的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

4、ESS100高性能伺服控制器解決方案的預(yù)期效果

ESS100高性能伺服控制器高速枕式包裝機(jī)解決方案為全電氣設(shè)計(jì)，徹底解決了因機(jī)械凸輪長(zhǎng)期磨損造成的裁切效果變差，消除機(jī)械噪音，易于調(diào)試與維護(hù)；因ESS100內(nèi)部程序完成了傳統(tǒng)機(jī)械部分的運(yùn)動(dòng)控制功能，簡(jiǎn)化了上位機(jī)的控制難度和整機(jī)的成本。

此外ESS100高性能伺服具有的飛剪、電子凸輪、高速、實(shí)時(shí)糾偏等功能是目前很多OEM機(jī)械尤其是包裝機(jī)械行業(yè)的高端機(jī)型的需求。易能ESS100伺服的電子凸輪功能同樣可以應(yīng)用在滴灌設(shè)備、中空鋁條（鋼筋、片材）冷軋裁切、紙管裁切機(jī)、復(fù)合軟管制管機(jī)、浸漬紙（保溫紙）裁切、濾芯折紙機(jī)、圓壓圓模切機(jī)、平壓平模切機(jī)、熱熔膠高速貼標(biāo)機(jī)等設(shè)備，在實(shí)現(xiàn)這些功能的同時(shí)還能將原普通機(jī)械凸輪機(jī)型的生產(chǎn)效率提高2～3倍甚至更多，可以預(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)類(lèi)似的運(yùn)用會(huì)成為主流趨勢(shì)，將會(huì)為工業(yè)文明的發(fā)展做出卓越貢獻(xiàn)。