正弦电气抽纸巾/方纸巾全自动三维包装机运动控制方案介绍

文:正弦电气2022年第四期

  传统抽纸巾包装机以往是通过机械控制,配备四套伺服来实现包装的全过程,然而在使用该方案时,往往存在着很多问题。本文主要介绍了正弦电气全自动方巾包装机运动控制方案通过使用15轴电子凸轮曲线控制代替以往的机械凸轮控制,同时通过上位机灵活修改电子凸轮曲线,即可实现包装其他不同规格的纸巾,令到包装速度大大提升,系统操作灵活性更高,维护成本大大降低。

  文/深圳市正弦电气股份有限公司

  1.系统概述

  (1)行业现状/难点

  抽纸巾包装机以往是通过机械控制,配备四套伺服来实现包装的全过程,然而在使用该方案时,往往存在着很多问题,其中包括:

  l 使用时间长机械存在磨损和打滑,引起误差;

  l 控制单一不灵活,维护成本高,一旦更换其他种类包装规格 ,需更换较多的机械模具;

  l 机械包装速度存在受限,大包装速度只能达到60包每分钟左右。

  在这种情况下,机械升级改造显得尤为迫切,为此,正弦电气全自动方巾包装机运动控制方案通过使用15轴电子凸轮曲线控制代替以往的机械凸轮控制,显得更加重要,同时通过上位机灵活修改电子凸轮曲线,即可实现包装其他不同规格的纸巾,令到包装速度大大提升,系统操作灵活性更高,维护成本大大降低。

  (2)系统控制接线图与实物图,如图1、2所示。

正弦电气

图1

正弦电气

图2

  2 系统控制概述

  正弦电气提供的全自动方巾包装机运动控制方案工作流程如图3所示,工艺控制界面如图4所示。

正弦电气

图3

正弦电气

图4

  3 系统控制方案技术难点及分析

  正弦电气提供的全自动方巾包装机运动控制方案特别就电子凸轮曲线规划和电子凸轮逻辑控制、理料控制程序及变频器控制程序、拉膜控制程序及探针误差调整功能设计等应用难点做了有针对性的开发。

  (1)电子凸轮曲线规划和电子凸轮逻辑控制

  该系统使用多轴电子凸轮位置同步控制,采用一个虚拟主轴15个从轴电子凸轮运用。

  l 工艺曲线规划,每个轴动作点和行程记录,单独把每个轴曲线设计出来;

  l 结合每个轴电子凸轮曲线,通过电子凸轮主从轴相位偏移,把15轴凸轮曲线连贯配合起来;

  l 凸轮曲线切换,针对包装规格变化,凸轮曲线动态变化。

  (2)理料控制程序及变频器控制程序

  理料控制目的是把连续挨着的包装纸巾,通过理料参数,把纸巾按一定间距分开,进入包装。理料控制分为:理料0变频器,理料1变频器 和送纸传送轴三部分组成。理料0和1通过速度差把纸巾按间距分开,当纸巾碰到光电传感器,需做一系列条件判断,通过检测送纸轴当前的角度,通过角度理料0分别给予不同速度进入理料送纸轴,从而避免纸巾撞杆,保证纸巾在每个杆间中间,一个周期折行一个纸巾。

  (3)拉膜控制程序及探针误差调整功能设计

  l 拉膜控制:由 拉膜撕口轴 拉膜虚切轴 送膜轴 拉断轴组成;

  l 送膜轴:固定送设定的膜长度;

  l 拉断轴:跟送摸同步电子凸轮控制,当送摸达到一定角度,通过凸轮叠加补偿,让拉断速度突然加快,行成速度差,从而把一个膜长拉断;

  l 撕口轴和虚切轴目的:在膜长打虚切线;

  l 探针功能:通过安装色标传感器,通过色标检测,获取实际膜长和设定膜长,如机械打滑产生偏差,可以进行纠正补偿处理。

  4 解决方案的特点和优势

  采用正弦电气开发的全自动方巾包装机运动控制解决方案,具有如下应用优势:

  l 控制系统采用正弦Ethercat总线型伺服系统,接线简单,15轴同步周期1MS高速通讯运算,大大提升整体运算能力;

  l 控制系统强大功能丰富,折行程序算法周期时间1毫秒,可实现包装速度可达120包每分钟;

  l 采用15轴电子凸轮同步控制灵活性高,工人简单易用通过调整曲线,修正运动轨迹,可以实现多种包装规格;

  l 维护方便,机械结构简单化,无需以往机械凸轮控制,控制简单化,一建启动;

  l 控制算法强大,具备多重保护(防撞.防多包.防膜偏算法) 拉膜控制纠偏与拉膜精确自动补偿算法。

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