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    智能伺服在高速不干膠貼標機上的應用

    放大字體  縮小字體 發布日期:2018-10-15  瀏覽次數:176
    核心提示:目前一些高端的啤酒以及醫藥瓶均采用這種高檔的水晶標,市場需求日趨旺盛,與傳統的標貼相比,具有不用刷膠、不用漿糊、不用蘸水、無污染、節省貼標時間等優點,應用范圍廣,方便快捷。但由于其材質的特殊性,對貼標的設備要求很高,既要保證貼標的效率,又要保證貼標的質量,本文將詳細介紹Lenze 9400HighLine智能型伺服控制器在高速不干膠貼標機上的應用。

    供稿:倫茨(上海)傳動系統有限公司

    1. 前言

    不干膠標簽長期以來在飲料、日化、醫藥和電子等諸多行業廣泛使用,其清亮透明的塑料薄膜為用戶帶來了一種無標簽的視覺沖擊,在實現高端大氣的同時,其耐濕性及物理性能均優于傳統的紙制標簽,貼在瓶身還能增加玻璃瓶的防碰撞能力,目前一些高端的啤酒以及醫藥瓶均采用這種高檔的水晶標,市場需求日趨旺盛,與傳統的標貼相比,具有不用刷膠、不用漿糊、不用蘸水、無污染、節省貼標時間等優點,應用范圍廣,方便快捷。但由于其材質的特殊性,對貼標的設備要求很高,既要保證貼標的效率,又要保證貼標的質量,本文將詳細介紹Lenze 9400HighLine智能型伺服控制器在高速不干膠貼標機上的應用。

    2. Lenze解決方案

    高速不干膠貼標機系統的組成:一臺不干膠貼標機設備一般由三個標站組成,分別是主標站,頸標站和背標站。三個標站均可獨立使用,也可以組合使用。每個標站的結構基本類似,主要部分包括標紙收放卷部分、貼標電機、吹氣系統和加壓系統等。


    1 工藝流程圖

    不干膠標簽紙貼標的特點:

    o 標紙為透明的PET材質,采用輥筒加氣壓緊的方式傳送,極易發生標紙張力形變,因此在控制中必須加入標紙的糾偏機制,以保證定位位置的精確。

    o 單張標紙非常輕薄,在標紙和底紙分離后,極易受到外界環境的影響,當標紙停在起始貼標位置時,外界的風速、水滴都會對其出標的角度造成影響,從而影響貼標效果,因此規劃好標紙的零點位置和送標時的運動軌跡十分重要。

    o 標紙與標紙間是分開地粘在透明的底紙上,貼標過程為間歇非連續式。在貼標的動態過程中,電機需要在一個瓶位的時間里從零速加速到與大盤同步的速度,再減速停止,對電機的動態響應和伺服的性能提出挑戰,在6萬瓶/小時的速度下,要求電機在60ms內,從零速加速到1700rpm,再減速停到零速,而且還要克服高速下,材料的張力形變所帶來的位置偏差影響。

    o 要求伺服系統能對標站中的吹氣閥門和加壓閥門,收放卷部門進行簡單地控制,因此對伺服的IO擴展能力和可編程能力提出要求。

    結合上述的特點和要求,我們給出了如下的方案:




    2 電氣系統拓撲圖

    3. 實現的主要功能

    o 標紙運動軌跡的凸輪曲線設計,貼標動作為啟停式,由三部分構成,分別為加速區、同步區和減速區,采用五階多項式曲線設計。



    3 貼標運動軌跡

    o凸輪曲線在線實時切換,保證不同規格標紙間可無縫銜接。

    o 探針糾偏,由于標紙張力的存在,每張標紙貼完后,都會存在一定量的形變,導致標紙的停止位置發生變化。要保證貼標的質量,必須要保證每一張標貼完成后,下一張標紙也能停留在同樣的位置上,這就需要加入糾偏的機制,原理為:通過一個快速響應的標紙檢測傳感器接入伺服的快速響應IO中,在檢測該傳感器信號的瞬間,驅動器內部產生一個時間戳,通過線性內插法計算出此刻的位置值,并與理論設定位置值作為比較,得到一個誤差位置∆X,再將該誤差位置值以梯形波或三角波速度的形式,疊加到凸輪控制器計算出來的主速度上,從而影響位置值的實際輸出,以達到誤差調整的功能

    4. Lenze亮點

    o 基于驅動器的自動化,該設備是一個典型的高性能單軸自動化設備,采用模塊化的設計理念,邏輯控制部分相對簡單,但對伺服系統和電機的性能要求非常高,同時它組合式的應用方式,要求單臺設備也能自成系統,Lenze 9400 HighLine智能伺服正為這類應用特點的設備而量身打造,具有極高的性價比。

    o Lenze 9400 HighLine智能伺服具備強大的編程能力,讓用戶在使用中更加靈活方便,內置CANOpen總線,非常方便地應用于IO點的擴展和收放卷伺服的控制。同時其可選配多種現場總線,可方便地與市場上主流的上位系統進行通訊。

    o Lenze DSD選型工具,能根據客戶給出的機械指標和生產指標,并結合所選的驅動器和電機,對客戶的機械設計提出合理的建議,減小失敗的風險,對于這種高速設備來說,合適的負載慣量是非常重要的指標。

    o Lenze MCS系列同步電機,特點鮮明,小慣量,高轉速,高動態響應,高過載能力,選配Hiperface單圈絕對值編碼器,有力地保證了高速下電機速度和位置的精度。

    5. 展望

    標簽是商品的重要組成部分,作為商品的一種身份認證,是企業品牌在商品上的絕佳體現,更直接影響到商品的美觀,因此越來越受到廠家和消費者的重視。不干膠標紙作為其中非常重要的一種,具有十分鮮明的特點,在中國過去的十年中發展非常迅速,但由于受到機械系統和生產工藝的局限,目前國產的不干膠貼標機的貼標速度普遍在1萬到3萬瓶/小時之間,而采用Lenze 9400HighLine智能伺服控制的高速不干膠貼標系統目前已能穩定地以5萬瓶/小時的速度運行。隨著中國機械制造水平的發展,貼標機的制造水平與國外產品的差距越來越小,貼標機高速發展已成必然趨勢,將為Lenze在行業內的發展帶來新的機遇和挑戰。

     
    關鍵詞: 倫茨(上海)傳動系統 驅動器 Lenze

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