CN112722470A - 一种全伺服软抽包装机控制方法 - Google Patents

一种全伺服软抽包装机控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及包装机械技术领域，公开了一种全伺服软抽包装机的控制方法，取消了包装机原有的机械凸轮结构，包装机中的运动部件通过单独的伺服驱动单元进行控制，通过伺服控制机构的应用，实现了对各个运动部件的精确控制，当包装机中的某个运动部件出现问题时，与其相关联的前后部件能够自动调整运动状态，使前后运动相匹配，包装机仍然可以正常运转，提高了包装机的包装效率。

Description

一种全伺服软抽包装机控制方法
技术领域
本申请涉及包装机械技术领域，具体涉及一种全伺服软抽包装机控制方法。
背景技术
包装机代替传统人工包装具有速度快、包装整齐美观的特点，包装机的包装物料可以是糖果、饼干、纸巾等。其中，纸巾包装机主要用于各种规格的软抽纸巾的套袋包装，纸巾包装机从大类上可以区分为：卷纸包装机、抽纸巾包装机、三维纸巾包装机以及钱夹式纸巾包装机等。
传统的立式包装机通过一个或多个凸轮结构来实现包装，由于机械凸轮的传动特点，造成运行噪音大，振动大以及包装效率低，并且还具有机械加工及安装复杂等问题。随着行业竞争的日益激烈，以及人力成本的增加，包装设备自动化程度以及包装速度要求越来越高。要实现高速包装，整个控制***的相应和处理速度要求更加苛刻，传统的控制器已经难以满足要求，以往采用的机械凸轮必须采用伺服的电子凸轮来替换。
例如在现有技术中，公开号为CN205972059U，公开日为2017年02月22日，发明名称为“三伺服包装机控制***”的实用新型专利，其技术方案为：包括控制器、切封刀伺服驱动器、进料伺服驱动器、送膜伺服驱动器、切封刀电机、进料电机、送膜电机和检测传感器，通过PLC控制器通过预先设计的凸轮曲线分别控制切封刀伺服驱动器、进料伺服驱动器和送膜伺服驱动器，实现了一键启动，操作简便，且能实现运行中的自动防空、防切、防连续料，真正实现全自动化。本实用新型所属行业是食品包装，主要用途控制包装设备把食品包装成袋。
上述现有技术中，采用单独的PLC控制器，分别对切封刀伺服驱动器、进料伺服驱动器以及送膜伺服驱动器进行统一控制，实现了包装机的部分伺服控制，但是装置仍然存在包装效率低下的问题，当包装机中某个机械凸轮结构出现问题时，与其相关联的前后部件均不能自动调整运动状态，使得包装机无法正常运转，影响包装机效率。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题和不足，本申请提供了一种适用于软抽包装机的全伺服控制方法，取消了包装机原有的机械凸轮结构，包装机中的运动部件通过单独的伺服驱动单元进行控制，通过全伺服控制机构的应用，实现了对各个运动部件的精确控制，当包装机中的某个运动部件出现问题时，与其相关联的前后部件均能够自动调整相应的运动状态，使前后部件的运动相匹配，包装机仍然可以正常运转，提高了包装机的包装效率。
为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：
一种全伺服软抽包装机控制方法，当***启动时，启动信号送达到控制单元，控制单元发送命令至进料伺服驱动器，在进料伺服驱动器的作用下进料电机开始匀速运动，理料电机在理料伺服驱动器的驱动下跟随进料电机开始运动，推纸杆电机、托纸电机、前移电机、摆烫升降电机、封口电机、翻板电机、压包电机、导边电机以及下插纸电机根据电子凸轮的数据开始协同工作；当理料伺服驱动器驱动理料电机向进料皮带连续输送N个物料时，通过理料传感器检测理料皮带上的物料，经计算得到物料此时对应的进料位置，理料伺服驱动器根据物料的进料位置调整理料电机的运动速度。
当进料传感器检测到进料皮带上有物料时，进料传感器将检测数据告知控制单元，控制单元根据电子凸轮的数据下发命令至拉膜伺服驱动器，驱动拉膜电机开始运动，将拉膜机构上设置的包装膜拉动从而实现供膜。
当拉膜电机启动时，放膜伺服驱动器根据拉膜电机的速度参数以及传感器检测的当前蓄膜高度数据驱动放膜电机跟随拉膜电机运动，使放膜速度与拉膜速度相匹配。
物料通过进料电机送达到托纸机构上，托纸电机在托纸伺服驱动器的驱动下将物料提升至推纸杆通道处，推纸杆伺服驱动器驱动推纸杆电机运动，推纸杆推动物料向前传动，同时前移电机在前移伺服驱动器的驱动下开始运动，前移电机和推纸杆电机一起将物料向前传动至接触到包装膜，包装膜拉至设定膜长，当推纸杆推动物料接触包装膜前一瞬间，切刀电机在切刀伺服驱动器的作用下开始运动，切刀切断包装膜，此时易撕口机构在易撕口伺服驱动器的驱动下开始动作，在包装膜上打出虚线，导边电机在导边伺服驱动器的驱动下开始动作使包装膜左右侧往内导边折耳。
当推纸杆电机将物料从推纸杆通道的入口传送至时推纸杆通道的出口时，压包电机在压包伺服驱动器的驱动下开始动作，压包机构向下运动作用在物料上，翻板伺服驱动器驱动翻板电机运动，翻板机构摆动翻起，下插纸伺服驱动器驱动下插纸电机运动，下插纸机构向上运动，将下封膜往上插起，此时摆烫升降电机在摆烫升降伺服驱动器的驱动下开始运动，摆烫升降机构向下运动，摆烫升降机构下降到位后，封口电机在封口伺服驱动器的作用下开始动作，封口机构往内侧中封位置摆烫，烫封完成后，压包机构向上提起同时中送电机在中送伺服驱动器的作用下开始动作将物料传输至出料处，物料送至出料处进行左右侧烫，左右侧烫完成后物料包装完成。
所述控制单元通过数据总线分别与导边伺服驱动器、中送伺服驱动器、翻板伺服驱动器、压包伺服驱动器、下插纸伺服驱动器、摆烫升降伺服驱动器、封口伺服驱动器、拉膜伺服驱动器、切刀伺服驱动器、易撕口伺服驱动器、前移伺服驱动器、推纸杆伺服驱动器、托纸伺服驱动器、放膜伺服驱动器、进料伺服驱动器以及理料伺服驱动器连接并实现信息交互；将人机界面通过数据连接线与控制单元的信息控制接口相连，控制单元根据接收到的信息分别控制上述驱动器驱动对应的电机开始动作。
若理料皮带连续输送的N个物料是等间隔的，理料伺服驱动器驱动理料电机匀速运动；若理料皮带连续输送的N个物料不是等间隔的，则需要根据理料皮带上物料的进料位置判断是需要加速将物料送达到进料皮带上，还是减速将物料送达到进料皮带上。
具体包括：***开机上电，通过人机界面写入每个电子凸轮的同步数据、理料速度参数以及包装膜长度，设置各个伺服原点，***回零；通过人机界面发送***回零命令至控制单元，控制单元以总线方式将回零指令下发至各个伺服驱动器，伺服驱动器收到回零命令并执行回零操作。
所述N个物料是指理料皮带至进料皮带之间的N个物料。
所述控制单元为工控机或PLC。
本申请的有益效果：
（1）本申请取消了包装机原有的所有机械凸轮结构，包装机中的每个运动部件通过单独的伺服驱动单元进行控制，通过全伺服控制机构的应用，实现了对各个运动部件的精确控制，当包装机中的某个运动部件出现问题时，与其相关联的前后部件能够自动调整相应的运动状态，使前后部件的运动相匹配，包装机仍然可以正常运转，提高了包装机的包装效率。
（2）本申请中，包装机的理料部分采用伺服控制，能够根据物料在理料皮带上的位置关系自动调整理料电机的运动速度从而改变送料速度，最终能够保证每个物料等间距送到进料皮带上，每个物料距离进料皮带上的拨料杆位置一定。本申请与现有的包装机理料部分采用变频器相比较，伺服控制提高了物料的定位精度并且理料机构的理料效率也更高。
（3）本申请直接在人机界面调整各种参数，实现了真正的智能化和自动化，一键启动，操作简单。
（4）本申请通过全伺服机构的应用，取消了原有包装机的机械凸轮结构，使得包装机的内部空间变得更为宽敞，方便设备日常的维护与检修。
（5）本申请中，伺服驱动机构通过伺服电机进行数字控制实现运动控制，使用同一运动曲线的凸轮机构与伺服驱动机构产生不同的运动动力效果，伺服驱动控制有强大的适应性与灵活性。
具体实施方式
下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本申请发明目的的技术方案，需要说明的是，本申请要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
作为本申请一较佳实施方式，本实施例公开了一种全伺服软抽包装机控制方法，采用控制单元以总线方式分别控制导边伺服驱动器、中送伺服驱动器、翻板伺服驱动器、压包伺服驱动器、下插纸伺服驱动器、摆烫升降伺服驱动器、封口伺服驱动器、拉膜伺服驱动器、切刀伺服驱动器、易撕口伺服驱动器、前移伺服驱动器、推纸杆伺服驱动器、托纸伺服驱动器、放膜伺服驱动器、进料伺服驱动器以及理料伺服驱动器，控制单元通过数据总线分别与上述伺服驱动器连接，人机界面通过数据连接线与控制单元的信息控制接口相连；***运行时，控制单元根据接收到的信息，分别下发控制命令至导边伺服驱动器、中送伺服驱动器、翻板伺服驱动器、压包伺服驱动器、下插纸伺服驱动器、摆烫升降伺服驱动器、封口伺服驱动器、拉膜伺服驱动器、切刀伺服驱动器、易撕口伺服驱动器、前移伺服驱动器、推纸杆伺服驱动器、托纸伺服驱动器、放膜伺服驱动器、进料伺服驱动器以及理料伺服驱动器，上述伺服驱动器分别驱动对应的电机开始动作。
具体操作为：
首先***开机上电，通过人机界面写入每个电子凸轮的同步数据、理料参数以及包装膜长，设置各个伺服原点，***回零；通过人机界面发送***回零命令至控制单元，控制单元以总线方式将回零指令下发至各个伺服驱动器，伺服驱动器收到回零命令并执行相应的回零操作。
然后启动出料尾架，出料尾架的启动信号送达到控制单元上，控制单元发送命令使出料电机启动。当***启动时，启动信号送达到控制单元，控制单元发送命令至进料伺服驱动器，在进料伺服驱动器的作用下进料电机开始匀速运动，理料电机在理料伺服驱动器的驱动下跟随进料电机开始运动，保证物料从理料皮带平稳送至到进料皮带上面，推纸杆电机、托纸电机、前移电机、摆烫升降电机、封口电机、翻板电机、压包电机、导边电机以及下插纸电机根据电子凸轮的数据开始协同工作；当理料伺服驱动器驱动理料电机向进料皮带连续输送N个物料时，通过理料传感器检测理料皮带上的物料，经计算得到物料此时对应的进料位置，理料伺服驱动器根据物料的进料位置调整理料电机的运动速度。
***设置有理料角度参数以及补偿系数，通过理料传感器的检测数据、前进料伺服位置、理料角度参数以及补偿系数经计算得到理料皮带上的物料此时对应的进料位置。
当进料传感器检测到进料皮带上有物料时，进料传感器将检测信号告知控制单元，控制单元根据电子凸轮的数据下发命令至拉膜伺服驱动器，驱动拉膜电机开始运动，将拉膜机构上设置的包装膜拉动从而实现供膜。拉膜机构之前设置有拉膜传感器，用于检测拉膜机构膜之间的色标，在拉膜过程中，拉膜传感器会检测到下一张膜的色标，这时候通过计算停止拉膜。
当拉膜电机启动时，放膜伺服驱动器根据拉膜电机的速度参数以及传感器检测的当前蓄膜高度数据驱动放膜电机跟随拉膜电机运动，使放膜速度与拉膜速度相匹配，使放膜伺服稳定，降低拉膜伺服的阻力。
物料通过进料电机送达到托纸机构上，托纸电机在托纸伺服驱动器的驱动下将物料提升至推纸杆通道处，推纸杆伺服驱动器驱动推纸杆电机运动，同时前移电机在前移伺服驱动器的驱动下开始运动，前移电机和推纸杆电机一起将物料向前传动至接触到包装膜，包装膜拉至设定膜长，当推纸杆推动物料接触包装膜前一瞬间，切刀电机在切刀伺服驱动器的作用下开始运动，切刀切断包装膜，此时易撕口机构在易撕口伺服驱动器的驱动下开始动作，转动一圈在包装膜上打出虚线，导边电机在导边伺服驱动器的驱动下开始动作使包装膜左右侧往内导边折耳。
当推纸杆电机将物料从推纸杆通道的入口传送至时推纸杆通道的出口时，压包电机在压包伺服驱动器的驱动下开始动作，压包机构下压作用在物料上，翻板伺服驱动器驱动翻板电机运动，翻板机构摆动翻起，下插纸伺服驱动器驱动下插纸电机运动，下插纸机构向上运动，将下封膜往上插起，此时摆烫升降电机在摆烫升降伺服驱动器的驱动下开始运动，摆烫升降机构向下运动，摆烫升降机构下降到位后，封口电机在封口伺服驱动器的作用下开始动作，封口机构往内侧中封位置摆烫，烫封完成后，压包机构在压包电机的作用下向上抬起同时中送电机在中送伺服驱动器的作用下开始动作将物料传输至出料处，物料送至出料处进行左右侧烫，左右侧烫完成后物料包装完成。
在本实施例中，理料传感器设置在送料皮带之前，用于检测理料皮带上的物料对应的进料位置并将检测信号告知控制单元，控制单元根据检测信号下发对应的控制命令至理料伺服驱动器；若理料皮带连续输送的N个物料是等间隔的，那么理料伺服驱动器驱动理料电机匀速运动，若理料皮带连续输送的N个物料不是等间隔的，则需要根据物料的进料位置判断是需要加速将物料送达到进料皮带上，还是减速将物料送达到进料皮带上。
在本实施例中，进料传感器设置在拉膜机构之前，用于检测进料皮带上是否有物料并将检测数据告知控制单元；当进料皮带上有物料时，拉膜伺服驱动器驱动拉膜电机开始动作，将拉膜机构上设置的包装膜拉动从而实现供膜。
在本实施例中，所述N个物料是指理料皮带至进料皮带之间的N个物料。
在本实施例中，所述控制单元为工控机或PLC。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全伺服软抽包装机控制方法，其特征在于：当***启动时，启动信号送达到控制单元，控制单元发送命令至进料伺服驱动器，在进料伺服驱动器的作用下进料电机开始匀速运动，理料电机在理料伺服驱动器的驱动下跟随进料电机开始运动，推纸杆电机、托纸电机、前移电机、摆烫升降电机、封口电机、翻板电机、压包电机、导边电机以及下插纸电机根据电子凸轮的数据开始协同工作；当理料伺服驱动器驱动理料电机向进料皮带连续输送N个物料时，通过理料传感器检测理料皮带上的物料，经计算得到物料此时对应的进料位置，理料伺服驱动器根据物料的进料位置调整理料电机的运动速度。
2.根据权利要求1所述的一种全伺服软抽包装机控制方法，其特征在于：当进料传感器检测到进料皮带上有物料时，进料传感器将检测数据告知控制单元，控制单元根据电子凸轮的数据下发命令至拉膜伺服驱动器，驱动拉膜电机开始运动，将拉膜机构上设置的包装膜拉动从而实现供膜。
3.根据权利要求2所述的一种全伺服软抽包装机控制方法，其特征在于：当拉膜电机启动时，放膜伺服驱动器根据拉膜电机的速度参数以及传感器检测的当前蓄膜高度数据驱动放膜电机跟随拉膜电机运动，使放膜速度与拉膜速度相匹配。
4.根据权利要求1所述的一种全伺服软抽包装机控制方法，其特征在于：物料通过进料电机送达到托纸机构上，托纸电机在托纸伺服驱动器的驱动下将物料提升至推纸杆通道处，推纸杆伺服驱动器驱动推纸杆电机运动，推纸杆推动物料向前传动，同时前移电机在前移伺服驱动器的驱动下开始运动，前移电机和推纸杆电机一起将物料向前传动至接触到包装膜，包装膜拉至设定膜长，当推纸杆推动物料接触包装膜前一瞬间，切刀电机在切刀伺服驱动器的作用下开始运动，切刀切断包装膜，此时易撕口机构在易撕口伺服驱动器的驱动下开始动作，在包装膜上打出虚线，导边电机在导边伺服驱动器的驱动下开始动作使包装膜左右侧往内导边折耳。
5.根据权利要求1所述的一种全伺服软抽包装机控制方法，其特征在于：当推纸杆电机将物料从推纸杆通道的入口传送至时推纸杆通道的出口时，压包电机在压包伺服驱动器的驱动下开始动作，压包机构向下运动作用在物料上，翻板伺服驱动器驱动翻板电机运动，翻板机构摆动翻起，下插纸伺服驱动器驱动下插纸电机运动，下插纸机构向上运动，将下封膜往上插起，此时摆烫升降电机在摆烫升降伺服驱动器的驱动下开始运动，摆烫升降机构向下运动，摆烫升降机构下降到位后，封口电机在封口伺服驱动器的作用下开始动作，封口机构往内侧中封位置摆烫，烫封完成后，压包机构向上提起同时中送电机在中送伺服驱动器的作用下开始动作将物料传输至出料处，物料送至出料处进行左右侧烫，左右侧烫完成后物料包装完成。
6.根据权利要求1所述的一种全伺服软抽包装机控制方法，其特征在于：所述控制单元通过数据总线分别与导边伺服驱动器、中送伺服驱动器、翻板伺服驱动器、压包伺服驱动器、下插纸伺服驱动器、摆烫升降伺服驱动器、封口伺服驱动器、拉膜伺服驱动器、切刀伺服驱动器、易撕口伺服驱动器、前移伺服驱动器、推纸杆伺服驱动器、托纸伺服驱动器、放膜伺服驱动器、进料伺服驱动器以及理料伺服驱动器连接并实现信息交互；将人机界面通过数据连接线与控制单元的信息控制接口相连，控制单元根据接收到的信息分别控制上述驱动器驱动对应的电机开始动作。
7.根据权利要求1所述的一种全伺服软抽包装机控制方法，其特征在于：若理料皮带连续输送的N个物料是等间隔的，理料伺服驱动器驱动理料电机匀速运动；若理料皮带连续输送的N个物料不是等间隔的，则需要根据理料皮带上物料的进料位置判断是需要加速将物料送达到进料皮带上，还是减速将物料送达到进料皮带上。
8.根据权利要求1所述的一种全伺服软抽包装机控制方法，其特征在于：具体包括：***开机上电，通过人机界面写入每个电子凸轮的同步数据、理料速度参数以及包装膜长度，设置各个伺服原点，***回零；通过人机界面发送***回零命令至控制单元，控制单元以总线方式将回零指令下发至各个伺服驱动器，伺服驱动器收到回零命令并执行回零操作。
9.根据权利要求1或7所述的一种全伺服软抽包装机控制方法，其特征在于：所述N个物料是指理料皮带至进料皮带之间的N个物料。
10.根据权利要求1所述的一种全伺服软抽包装机控制方法，其特征在于：所述控制单元为工控机或PLC。
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