1、項(xiàng)目介紹
對(duì)于包裝行業(yè)來說，普通的旋蓋機(jī)很容易對(duì)蓋子造成磨損，更甚者會(huì)造成蓋子變形，形成旋緊的假象。旋蓋經(jīng)過一段時(shí)間后，蓋子逐步恢復(fù)形狀，旋緊力大幅下降，就會(huì)出現(xiàn)泄漏的質(zhì)量問題。而且機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于維護(hù)和產(chǎn)品換型。而全自動(dòng)旋蓋機(jī)的出現(xiàn)，能夠根據(jù)工藝需求設(shè)定旋蓋角度以及扭矩，能夠極好的把產(chǎn)品包裝好，做到精準(zhǔn)旋蓋，不傷瓶，不損蓋。同時(shí)方便維護(hù)以及滿足不同規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。不但讓產(chǎn)品外觀更加漂亮，提高了商品的檔次，更加重要的是良好的包裝避免了產(chǎn)品泄露，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
2、機(jī)型簡(jiǎn)要工藝介紹
該智能旋蓋設(shè)備是集進(jìn)瓶、理蓋、上蓋、旋蓋、出瓶與一體。采用爪蓋定位旋蓋。在旋蓋過程中無傷瓶無傷蓋現(xiàn)象，旋蓋效率高，可以裝自動(dòng)充氮，自動(dòng)剔除損蓋裝置。
理瓶機(jī)將瓶子按固定朝向碼放后送出，放置在輸送帶上，其中輸送帶與旋蓋機(jī)通過齒輪同步，再通過機(jī)械分瓶裝置將瓶子等距間隔開后進(jìn)入旋蓋機(jī)。旋蓋機(jī)對(duì)應(yīng)四個(gè)不同的工位，等料，抓蓋，取蓋，擰蓋。理蓋機(jī)通過振動(dòng)盤將瓶蓋理好，通過光電信號(hào)和氣缸動(dòng)作將瓶蓋推送到取蓋處，等待旋蓋頭取蓋。最后進(jìn)入檢測(cè)工位，對(duì)不合格產(chǎn)品進(jìn)行剔除。對(duì)于檢測(cè)到無瓶或、無蓋、賭瓶時(shí)會(huì)延時(shí)進(jìn)入等待狀態(tài)。
采用伺服旋蓋系統(tǒng)，最高速度為200瓶/分(12頭)，扭矩智能控制，實(shí)現(xiàn)多樣化柔性旋蓋。本機(jī)設(shè)計(jì)為6頭旋蓋機(jī)，每個(gè)旋蓋頭的工作節(jié)拍為4s。
零部件的適用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音低、適用范圍大、旋蓋率高。
3、西門子S7-1500T控制系統(tǒng)構(gòu)成
①系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖：
②選型依據(jù)及理論計(jì)算：
客戶對(duì)單個(gè)旋蓋頭的運(yùn)動(dòng)節(jié)拍是4s，即從抓蓋到旋緊，再到抓取位置，整個(gè)動(dòng)作時(shí)間為4s。根據(jù)機(jī)構(gòu)模型通過SIZER進(jìn)行選型配置，如下圖：
提升電機(jī)直接通過同步帶連接到絲桿負(fù)載，通過SIZER計(jì)算得出，電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速約為1091rpm/min，最大扭矩約為4.05Nm，正常扭矩值在1.57Nm的范圍內(nèi)。旋蓋電機(jī)直接通過同步帶連接旋蓋爪頭，電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速約為300rpm/min，扭矩值在1Nm。
由于6個(gè)提升軸，需要根據(jù)1個(gè)外部編碼器的實(shí)際位置同步走凸輪曲線，因此作為同步軸，6個(gè)旋蓋軸和1個(gè)主軸均作為定位軸，按照工藝對(duì)象資源占比分配，同步軸占160，定位軸占80，外部編碼器占80，每個(gè)凸輪占20，而1515SP PC2 T的運(yùn)動(dòng)控制資源有2400，滿足工藝對(duì)象的資源數(shù)量。而客戶還需要通過PC系統(tǒng)來運(yùn)行自己的分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和管理，因此，選擇了帶PC功能的1515SP PC2 T。
4、控制系統(tǒng)完成的功能
根據(jù)控制對(duì)象的要求，較詳細(xì)地介紹控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能。
該設(shè)備核心的控制對(duì)象就是旋蓋裝置，由于產(chǎn)品規(guī)格會(huì)有不同，傳統(tǒng)的機(jī)械凸輪在更換模組時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本高，不便于安裝、調(diào)試以及維護(hù)。參照以往的機(jī)械凸輪模組，分成等料位，抓蓋位、取蓋位、擰蓋位四個(gè)工位。
采用電子凸輪工藝曲線，根據(jù)旋蓋產(chǎn)品的規(guī)格不同，我們可以應(yīng)用LCamHdl庫,在運(yùn)動(dòng)控制器中生成靈活的凸輪曲線，將6軸旋蓋的提升部分定義成6個(gè)同步軸工藝對(duì)象，關(guān)聯(lián)到以外部編碼器定義成的主軸上。而外部編碼器定義的主軸實(shí)時(shí)反饋整個(gè)旋蓋裝置360°范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)位置。將6軸旋蓋的旋蓋部分定義成6個(gè)定位軸工藝對(duì)象，在擰蓋過程中按工藝要求旋擰瓶蓋，同時(shí)啟用了固定停止檢測(cè)功能，當(dāng)旋蓋裝置達(dá)到預(yù)設(shè)的扭力值后，則停止旋蓋。
性能指標(biāo)：單軸旋蓋的運(yùn)動(dòng)周期節(jié)拍控制在3s-4s之間，扭矩控制精度在±0.3Nm，旋蓋合格率≥99.8%(容器口中心偏差小于1mm，容器口面高度偏差小于1mm)。
5、控制效果
真正實(shí)現(xiàn)了智能化的旋蓋包裝，較原有的機(jī)械凸輪機(jī)構(gòu)，引入了電子凸輪工藝和工藝配方，可以大大提高生產(chǎn)效率，豐富產(chǎn)線結(jié)構(gòu)多樣化，高效。若將旋蓋頭加裝至12頭后，效率能達(dá)到200pcs/min。扭矩控制精度在±0.3Nm，設(shè)備相對(duì)運(yùn)行平穩(wěn)，無抖動(dòng)。
西門子TIA平臺(tái)的全套系統(tǒng)解決方案，包括1515SP PC的應(yīng)用，為后期在PC側(cè)開發(fā)WinCC相關(guān)應(yīng)用提供了可能。
作者：西門子 陳斌
