CAM技术在柔性热收缩薄膜包装机上的应用

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:1

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CAM技术在柔性热收缩薄膜包装机上的应用

摘要：本文介绍了贝加莱伺服控制系统电子凸轮原理，并结合实际热收缩薄膜包装机的工作原理，描述了系统软件设计方案，分析了柔性加工的特点。

1．前言
　　随着国家对安全环保的要求提高，禁止对啤酒瓶等玻璃制品采用编织带捆扎包装运输，以降低对接触人员的伤害，同时以往饮料行业的包装采用纸箱或周转箱的方式，成本较高，回收困难，于是新型的热收缩薄膜包装机成为理想的选择。
　　目前，市场上的热收缩薄膜包装机主要有进口和国产两大类型，从控制电机上可分为七轴，五轴，四轴（伺服电机）方式。由于多数饮料啤酒厂家要求生产多种规格产品，瓶子的圆径有64，66，68，75mm之多，高度从168，210，240，290mm不等，包装数目有3X3，3X4，6X3，6X4…等各种排列方式。如何使用一台设备满足多个品种不同批量柔性化包装的需求，成为生产厂商最关心的问题。针对以上实际要求，控制技术上现多采用CAM（电子凸轮）来实现。本文就以宝鸡新科机械制造有限公司XKBS-70C机器为例介绍贝加莱伺服产品CAM技术的应用特点。

2.控制原理
　　包装机器的电气控制全套采用了贝加莱控制器PP41，伺服驱动电机ACOPOS，结合编程软件Automaton Studio，设计上以推瓶电机作为传动主驱动电机，分瓶电机和送切膜电机作为跟随从电机。在每个包装过程中，推瓶杆推出一组瓶子完成一次包装，推瓶电机的位置反映出包装周期的位置数据。在每个包装周期内，送切膜电机，分瓶电机1，2同推瓶电机的位置有一一对应的数据关系，根据对应的数据对机器的动作进行控制。应用CAM电子凸轮技术实现多轴同步运行，从轴耦合主轴位置运动，从而达到包装的目的。

2.1 分瓶电机设计要求
　　在热缩膜包装机中，包装段的瓶传送通过主驱动电机传送，两个分瓶电机的传送链上，分别装有等距离的两组挡瓶爪，两个电机快慢交替运行，将排列整齐的瓶子分成预定的瓶组，通过主驱动电机传送到下一个工位。根据主驱动电机（推瓶电机）的运动位置，分瓶电机按照运动曲线与推瓶电机同步运行，作为推瓶电机的从机，有规律交替快慢运行，进行主从同步运行，在一个推瓶周期内，实现一次分瓶过程。

2.2 送切膜电机设计要求
　　根据推瓶电机每推出的一组瓶子，送切膜电机实现对该瓶组的裹膜包装，通常情况下，可以用曲线的三段变化实现，A段为瓶底下后半部压膜的长度，B段为裹膜和瓶底下前半部压膜的长度，C段为将膜切断后，将膜送到膜出口的长度，保证下次膜顺利导出。A段运行的位置要求为送切膜电机运动位置和推瓶电机运动位置相等，即主电机与送切膜电机的运动距离一致，保证送出的膜与瓶组移动位置的1：1绝对关系。B段中送膜速度比较快，保证导膜杆顺利地把膜裹在包装产品上。C段为低速出膜结束过程。

　　CAM同步控制是热缩膜包装机的控制系统特点，伺服电机之间的主从同步数据通过现场总线传输，多个从轴耦合一个主轴的位置实现相互联动，提高了控制速度和控制精度。同步运动控制不需要PP41实时控制。
操作员在PP41上可以方便地编制凸轮曲线，通过现场总线下载到伺服驱动器中，同时修改系统参数，传送伺服电机的开关命令，显示主从轴位置速度，对驱动器内部的扭矩电流温度等状态进行监测。

3.贝加莱CAM电子凸轮原理

　　通常情况下，多轴运动的位置关系选定其中的某个轴作为主轴，其他的轴作为从轴，在一定的周期内，根据主轴运动的位置，从轴的位置实现相应的变化，可以是直线关系，也可以是曲线关系。
　　图示中，主轴因子为主轴在一个周期内运动的位置，从轴因子为从轴在相应的周期内耦合主轴位置相应运动的曲线位置。可以是直线y=k*x，也可以是各种曲线关系。复杂关系曲线根据实际需要可以做到最多6次方变化的关系
y = a b x c x2 d x3 e x4 f x5 g x6。

3.1 电子凸轮的控制流程
电子凸轮的控制流程由状态和事件两部分组成。

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