1、引言

枕式包裝機是一種連續(xù)工作的自動化設(shè)備，具有強大的包裝能力，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。它不但能用于無商標包裝材料的包裝，而且還能夠使用預(yù)先印有商標圖案的卷筒材料進行高速包裝。在生產(chǎn)過程中因包裝材料上印刷的定位色標之間存在誤差，或包裝材料的拉伸以及機械傳動等因素的影響，會導(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。為了達到精確封切的目的，包裝設(shè)備必須采用自動定位及同步修正的系統(tǒng)運動控制解決方案來補償誤差。

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)圓形盤整理后，進入直線鏈鉤機構(gòu)，被鏈鉤送進包裝膜內(nèi)，然后進行縱封和橫封包裝，以完成成品裁切。如圖1所示：

圖1 枕式包裝機設(shè)備結(jié)構(gòu)

枕式包裝機的送膜作為系統(tǒng)主軸。切刀和送料跟隨主軸運作，送料和橫切伺服控制器直接抓取膜位色標信號進行位置檢測，以確定送料和位置，薄膜經(jīng)成型器成型后變?yōu)橥材?，并進行縱向熱封，同時物料被送進筒膜內(nèi)，一起向前經(jīng)過橫封橫切部位，由回轉(zhuǎn)式的橫封橫切刀對筒膜進行橫向封切，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題：

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

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

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

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

傳統(tǒng)的枕式包裝機橫封刀運動曲線由機械的凸輪來實現(xiàn)，機械安裝復(fù)雜運行噪音大且效率低；機械的局限性決定了包裝速度僅能達到600顆/分鐘，生產(chǎn)效率受到限制。隨著行業(yè)競爭的日益激烈，以及人力成本的增加，對包裝設(shè)備自動化程度以及包裝速度提出的要求越來越高。要實現(xiàn)高速包裝，對控制系統(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替換傳統(tǒng)的機械凸輪勢在必行。

ESS100系列高性能智能伺服器以32位浮點雙DSP為處理核心，內(nèi)嵌通用、飛剪、追剪等電子凸輪功能，具備高速運動的精準控制功能，完全實現(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、切刀三個軸均使用伺服控制，三軸之間的運動控制依據(jù)凸輪主從關(guān)系完成，整個系統(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系統(tǒng)的主軸，下達脈沖命令給切刀軸和送料軸，指揮凸輪軸運轉(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動，當切刀軸伺服控制器檢測到色標光電S1信號，凸輪啟動運轉(zhuǎn)，在運轉(zhuǎn)過程中，伺服控制器會抓取S1即輸入到X5-29口的高速色標信號，利用內(nèi)建的同步抓取修正軸(色標)補償功能，調(diào)節(jié)凸輪速度，保證精準的裁切位置。

3.送料軸(軸1)

以伺服內(nèi)建的電子凸輪跟隨主軸運行，脈沖來源為送膜主軸編碼器的OA,/OA;OB,/OB信號，當檢測到色標光電S1,則依據(jù)規(guī)劃好的凸輪曲線跟隨主軸運轉(zhuǎn)，并實時抓取S1信號，利用內(nèi)建同步抓取修正軸進行糖位的自動調(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解決方案為全電氣設(shè)計，徹底解決了因機械凸輪長期磨損造成的裁切效果變差，消除機械噪音，易于調(diào)試與維護；因ESS100內(nèi)部程序完成了傳統(tǒng)機械部分的運動控制功能，簡化了上位機的控制難度和整機的成本。

此外ESS100高性能伺服具有的飛剪、電子凸輪、高速、實時糾偏等功能是目前很多OEM機械尤其是包裝機械行業(yè)的高端機型的需求。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、復(fù)合軟管制管機、浸漬紙（保溫紙）裁切、濾芯折紙機、圓壓圓模切機、平壓平模切機、熱熔膠高速貼標機等設(shè)備，在實現(xiàn)這些功能的同時還能將原普通機械凸輪機型的生產(chǎn)效率提高2～3倍甚至更多，可以預(yù)見，在不久的將來類似的運用會成為主流趨勢，將會為工業(yè)文明的發(fā)展做出卓越貢獻。