1  設備簡介

據(jù)相關機構(gòu)統(tǒng)計，包括裝箱機在內(nèi)的全球包裝機械需求，以每年 5.3%的速度增長。全球市場上 的包裝機械（包括裝箱機）大約有三分之一來自德國，銷量名列全球第一，其次是美國、日本和意 大利。我國一些跨國公司和外資企業(yè)使用的裝箱機大部分都是從國外進口。有關信息顯示，全球包 裝設備的需求已從 2004 年的 241 億美元增長到 2009 年的 286 億美元，到 2019 年將達到 445 億 美元的需求規(guī)模。其中裝箱機的市場需求潛力巨大。

全自動裝箱機是一種將傳輸帶上雜亂無序的包裝物，按一定的排列方式裝入箱中的一種自動化 設備。本項目設備的功能是將傳送帶上間距無序的輸液袋，由同步帶排序后裝盒，再通過兩組 XY 機 械手進行裝箱，最后通過輸送輥道將箱子傳輸?shù)胶罄m(xù)的碼垛設備。設備主要由四部分組成，分別為： 進料、裝盒、裝箱、出箱。進料：由變頻器驅(qū)動輸送皮帶，將輸液袋裝入盒中。裝盒：由兩臺伺服 電機驅(qū)動兩組同步帶，將兩組料盒分別安裝在兩條同步帶上，兩條同步帶經(jīng)過進料、定位和跟隨等 功能將輸液袋裝入盒中，并送到抓取位。裝箱：裝箱由兩組 XY 機械手組成，由四臺伺服電機組成。 抓手采用插補功能將輸液帶平滑的放入箱中，整個抓手具有路徑規(guī)劃，平滑的彎曲半徑等功能。出 箱：機械手將輸液袋，按層次裝好后，然后由出箱輥道，將成品傳送到堆垛設備，驅(qū)動系統(tǒng)采用變 頻器進行控制，同時配合接近開關和氣動元件完成箱子的輸送工作。設備參見圖 1 全自動裝箱機。

圖 1 全自動裝箱機

設備單 次抓取時 最快可以 達到 1.85 秒 一次，每次 抓取 4 袋 因此可以 達到 130 袋/分鐘。設 備控制系統(tǒng) 主要采用 enze 新一代運動控制器和伺服控制器組成，電機采用 MCS 高性能 同步伺服 電機，控制 網(wǎng)絡采用 EtherCAT 總線。整個 設備具有自動化水平高，裝箱速度快，設備振 動小等優(yōu) 點。

2  Lenze 解決方案

2.1 Lenze 主要產(chǎn)品

1. L-force Controller 3231C： 控制器主 頻為 1.6GHz 任務周期 最小為 1ms 并且具有 強大的邏輯 運算及運動 控制功能 其功能和 性能遠遠超 過一般的 PL C。在通信能力方面支 持多種通信 方式，控

制標配有 2 個 USB 接口，兩個 Ethernet 接口（且內(nèi)部集成了網(wǎng)絡交換機功能 ），1 個 EtherCAT 接口，并可 選配 2 個 CANopen 或者 PROFIBUS mast er 模塊。內(nèi) 置 Windo ws ® CE 操 作系統(tǒng)可 通過 DVI 接口直接連接外設顯示器。內(nèi)置監(jiān)控軟件 VisiWinNET 2 005,可直接在運動控制器內(nèi)進行 畫面的監(jiān)控 ，通過 M P 1000DVI 輸出，這樣 當觸摸屏損 壞時，則不 需要重新下載監(jiān)控程 序，只需更 換顯示器 MP1000 D VI 即可。

MP100 0 DVI: 屏幕為 TFT 10. 4" 分辨率為 640 x 48  并且配有 DVI 接口可與 Controller 3231C

直接相連作 為觸摸屏  示。

I700:伺 服控制器：內(nèi)置位置，速度和轉(zhuǎn)矩 控制方式，采用多軸設 計和簡便安 裝技術， 伺服采用集 中供電模塊 進行供電 ，伺服包括單軸和雙軸模塊，可以靈活組合。采用集成的 EtherCA T 總線網(wǎng)絡， 具有冷板安 裝，推出 散熱，柜 內(nèi)安裝三種 安裝方式， 功率范圍 0.75 到 15 kW。

4.MCS伺服電機：倫茨伺服電機標配有旋轉(zhuǎn)變壓器以及精度可近似1024線編碼器。MCS伺服電機為永磁同步伺服電機，具備極高的動態(tài)響應和過載能力。

2.2 Lenze 解決方案

倫茨在全自 動裝箱機 有整套的 自動化解決 方案。在硬件配置方面，首先控制器采用新一 代運動控 制器 3231C 作為系統(tǒng)控制核心元件，其次采 用 MCS 高性能同步伺 服電機作為 設備的執(zhí)行 機構(gòu)，最 后采用 Eth erCAT 總線 作為整個 系統(tǒng)的通訊 網(wǎng)絡。詳見下面圖 2 系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖。

圖 2 系統(tǒng)網(wǎng)絡 拓撲圖

倫茨將 FAST 技術成 功應用于運動控制領域，推出了各類標準的控制程序模 程序整合 成一個個功 能塊，真正實現(xiàn)了從編寫復雜運動控制程序到 簡單實用 大大的節(jié) 約了工程人 員的工作量，使編程工作像搭積木一樣簡單、實用。

設備主 要應用的 FAST 模塊  兩個：

1.MagicTrack 功能塊：該功能塊是專為利用同步帶進行自動接料而開發(fā)的功能塊，其主要功能 是將輸送輥道上的輸液袋，通過兩個同步帶上安裝的盒子，實現(xiàn)自動循環(huán)接料，接料完成后，將產(chǎn) 品快速的送至機械手的抓取位置。兩條同步帶，自動循環(huán)運行，保證輸送帶上的產(chǎn)品都可以進入盒 子中。同時功能塊還具有同步帶防撞報警、自動尋零和手動控制等功能。

2.PickAndPlace 功能塊：該功能塊是為各類機械手控制而開發(fā)的功能塊，其主要功能是實現(xiàn)機 械手的抓取和放下的功能，該功能塊可以實現(xiàn)一條運行軌跡中任意 10 點的路徑規(guī)劃，每個點都可以 獨立的設定速度、加速度、彎曲半徑和暫停的功能。功能塊支持最多 4 軸的插補功能，應用于多種 形式的機械手，如：門式機器手、帶式機器手、Delta 3、Delta 2、Scara 機械手及關節(jié)式機器手。

3 實現(xiàn)的主要功能

自動裝盒：輸液袋在傳輸帶上被輸送過來，在輸送帶出口處安裝光電開關，用于檢測輸液帶 到來信號，該信號接入 MagicTrack 功能塊中。該功能塊可以實現(xiàn)利用兩條同步帶，進行循環(huán)自動 接料功能。

抓手控制：當其中一條同步帶上裝滿輸液袋時，將被輸送到抓手位置處，并發(fā)送允許抓手動 作信號給 PickAndPlace 功能塊，XY 機械手則按設定好的平滑曲線將輸液袋放入箱中，軌跡可以靈 活設定或者示教獲得，同時也有層數(shù)控制，臨時暫停，機械手旋轉(zhuǎn)等功能。

輥道控制：進箱和出箱則由輥道來控制，，由安裝在輥道上的多個光電開關實現(xiàn)箱子的定位 和流量控制。

4  Lenze 亮點

1.Lenze 為用戶提供整套的、成熟的、高性價比的電氣自動化解決方案。

2.Lenze 推出的 FAST 功能塊，為用戶的設備提供像硬件安裝一樣的軟件系統(tǒng)，省去去了復雜的 編程環(huán)節(jié)，大大縮短了工程師的調(diào)試時間。同時，F(xiàn)AST 功能塊不是滿足設備的工藝包，而是具備符 合設備工藝的最小單元功能塊，最大化滿足功能的情況下，也為用戶提供了更大的個人發(fā)揮空間。

3.同步帶具有運行穩(wěn)定，強大的防撞控制和智能化尋零控制等功能。

4.機械手具有運行快速精準、軌跡平滑和人性化的示教等功能。

5  展望

隨著我國企業(yè)現(xiàn)代化水平的提高，把產(chǎn)品裝箱這樣繁瑣，枯燥的工作逐步由人工向開發(fā)高自動 化程度的裝箱機轉(zhuǎn)變，采用高效、自動的裝箱方式，顯著提高了生產(chǎn)效率。設備主要應用于啤酒、

飲料、煙草、制藥、糧油、食品加工、日化以及機械、電子行業(yè)等領域。Lenze 憑借高品質(zhì)的自動 化產(chǎn)品和專業(yè)的技術團隊，為企業(yè)用戶打造高性能的，高自動化的裝箱設備。我們提供的程序模塊 設計理念，高性價比的自動化產(chǎn)品，智能人性的控制方式，也符合全自動包裝機的未來發(fā)展方向。 Lenze 意致遠，行至簡的服務理念，愿與客戶攜手共創(chuàng)未來。