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。

　　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動，達(dá)到機(jī)械爪跟隨瓶子做旋轉(zhuǎn)擰蓋運動，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。

　　圖 2 主從軸高精度同步電子凸輪實現(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、實現(xiàn)旋蓋頭左右平移的跟隨伺服、實現(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。

　　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。

　　圖 4 探針鎖存功能實現(xiàn)

　　力矩功能需要設(shè)置伺服模式，主要實現(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。

　　圖 5 力矩控制功能實現(xiàn)

　　4 旋蓋機(jī)系統(tǒng)設(shè)計功能

　　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)計方法保證了機(jī)器的穩(wěn)定運行和避免誤操作。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)伺服報警、超限等異常情況時，機(jī)器立即急停報警，并在觸摸屏上顯示報警原因，提醒操作者排查，如圖6所示。

　　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，因為相對于傳統(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，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)。