摘要：近年來，隨著國民經濟的（de）不斷發展，傳統的手工牙簽包（bāo）裝已經無法滿足市（shì）場的（de）需求。為了提高生（shēng）產效率，降低生產成本，本文（wén）基於四方CA100伺服係統所設計的牙簽全自動包（bāo）裝機（jī）控製係統，自動完成送膜、包裝、封膜及切割，運行穩定、生產效率高。
   
        關鍵詞：牙（yá）簽包裝機（jī） 伺服 控製係統
   
        1 、 引言
   
        包（bāo）裝機械大致可（kě）以分（fèn）為立式包裝機與枕式包裝機。牙簽（qiān）包裝機（jī）屬於立式包裝，它主要依靠自身重力，必（bì）要時輔以一定的機械作用便可完成包裝，而且立式（shì）包裝（zhuāng）機一（yī）般都具有兩（liǎng）種包裝功（gōng）能，機器運轉時采用哪種包（bāo）裝方式（shì）取決於（yú）包裝膜上分是（shì）有光標還是沒有光標的（de）。沒有光標的包裝膜隻需滿（mǎn）足所有機構線速度相同即可，而（ér）采用光標裁切，則需通過光標定位實現包（bāo）裝。近日，采一套基（jī）於四方CA100伺服（fú）驅動器及觸摸屏所設計的（de）牙（yá）簽全自動包裝機控製係統成功應用於浙江某機械廠，運行穩定、生產效（xiào）率（lǜ）高。
   
        2 、 工藝分析
   
        牙簽包裝機主要由送膜（mó）裝置、送料裝置、封膜裝置以及切割裝置構成。其（qí）中送膜在（zài）設備的前後各有一部分，由送（sòng）膜輥和送膜軸組成，主要負責把上（shàng）下兩層包裝膜平整、均勻地送至封膜處，並與送料裝置送來的牙簽一起橫向封合。隨（suí）後在送至切（qiē）割裝置進行分包切割最後送至成品區（qū）。整個包裝的（de）工（gōng）藝流程如圖1所示。
    
       
  
        圖1 工藝流程
   
        牙簽包裝機實物如圖2所示。膜通（tōng）過送（sòng）膜軸（zhóu）帶動送膜輥旋轉（zhuǎn）送入封膜輥中，在初始位置有一個色標傳感器，它通過（guò）與非色標區相比較（jiào）來檢測特定（dìng）色（sè）標或物體上的斑點。色標傳感器實（shí）際是一種反向（xiàng）裝置（zhì），光源垂直於目標（biāo）物體安裝，而（ér）接收器與物體（tǐ）成銳角方向安裝，讓它隻（zhī）檢測來自目標物（wù）體的散射光，從而避免傳感器直接接（jiē）收反（fǎn）射光，並且可（kě）使光束聚焦很窄。其中，送（sòng）膜輥和拉膜輥是同步相連，封膜輥和切刀輥是（shì）同步相連，從而簡化（huà）了整個設（shè）備運行的過程。
  
       
  
        圖2 牙簽包（bāo）裝機
   
        3 、控製係統原理及架構
 
        牙簽自動包裝機控製係統整體結構如圖3所示。
  

       
  
        圖3 控製係統整體結構

        係統（tǒng）由傳統上下位機結構組成，上位機由EM1-070E係列觸摸屏作為（wéi）人機界麵進行設備操作、參數（shù）設定及顯示等功能。下位機是一台運動控製器（qì），完成自動運行過程中（zhōng）送（sòng）膜軸和封膜軸的定（dìng）位（wèi）控製。執行（háng）機構由CA100係列伺服係統（tǒng）完成。
   
        包裝機有兩種工作模式：即膜有光標和無光標。無光標情（qíng）況下，兩個伺服（fú）間隻需要進行簡（jiǎn）單（dān）的速度同步，使得送膜輥和封膜輥在線速度上一致，保證整個膜在運（yùn）行過（guò）程中各部分速度相同即可。而有光（guāng）標模式下，封膜的位（wèi）置必須嚴格與色標的位置重合（hé），這就需要送膜軸和封膜（mó）軸二者之間建立位置凸輪關係，在送膜軸將色標送（sòng）到封膜輥處，封膜的封口也需（xū）要同一時間到達相同的位置，二者之間類似一個飛剪（jiǎn）機（jī）構，整個過程由運動控製器控（kòng）製伺服完成。
 
        4 、係統硬件及調試
 
        牙簽（qiān）自動包裝機控製係統的硬件部分主要（yào）包括伺服係統，運動控製器，觸摸屏這幾部分，其中在整個設備（bèi）運行過程中最（zuì）重要的還是伺服（fú）係統（tǒng），它決定了控製係統的整體定位精度以及響應性（xìng）。
 
        4.1 伺服係統及參數設置 

        伺服（fú）係統主要包含了送膜伺服和封（fēng）膜伺服，本次設計中送膜伺服選用了CA100-T3R0AP係（xì）列，封膜伺服為CA100-T4R5AP，主要參數如下表所示（shì）：
 
 
                                     表1  送膜（mó）伺服驅動器參數（部分）表

       
   
  
                                    表2  封膜伺服驅動器參數（部分）表
    
       

  
        4.2 整機調試
 
        整機調試為測試係統的整體性能是（shì）否（fǒu）能滿足實際生（shēng）產的各項要求。整機（jī）調試需（xū）要注意以下問題：
   
        （1）有光標模式下，設備（bèi）啟動前必須回零。
        （2） 由於（yú）是麵板電位（wèi）計進行自動時速度（dù）調節，調（diào）試時開機前請確認速度是合（hé）理。
   
        4.3 係統電氣圖
 
  牙簽自動包裝機控製係統的電氣圖如（rú）圖4所示。

    
        
  
        圖（tú）4 係統電氣圖紙
   
        5 、係統軟（ruǎn）件設計（jì）
   
        5.1 上位（wèi）機軟件設計
   
        HMI主界麵如圖5所示，可（kě）進行產量的設定，並（bìng）顯示設備的當前運行的速度、產能、產量、機械和報警狀態等信息。整個人機（jī）界麵分配了兩級用（yòng）戶，分別提供給終端用戶和設（shè）備廠家，二者各自有各自的登陸ID及密碼，在特定的（de）界麵中（zhōng），不同級別的用戶享有不同權限的參數設置。
 
        如圖6所示參數（shù）設定界麵，所有用戶均可對機械及包裝參數（shù）進行設定，滿足更多包裝的場（chǎng）合。設備的運行方式（shì）及界麵的（de）語言均可以在此界麵中進行修改（gǎi）。

        圖5 HMI主界麵

        圖6 參數設置界麵
   
        5.2 下（xià）位機軟件設計
   
        下位（wèi）機軟件主要是運動控製器（qì）的程（chéng）序設計。主要包括色標檢測糾偏（piān）、色標遮沒及（jí）偏離、送膜和封膜兩軸的電子凸輪控製三大部分。
 
        由於機械以及（jí）色標噴塗（tú）的誤差，設備運（yùn）行過（guò）程中色標與封膜位置會出現偏差（chà），為（wéi）了產品（pǐn）的質量，因此必須進行糾偏。本此（cǐ）設計的控製係統利（lì）用在送膜初始端的色標傳感器檢（jiǎn）測的色標個（gè）數計算出膜所行走的距離，與封膜電機編碼（mǎ）器反饋回的脈衝所折算（suàn）的距離進行比較，得出的偏差（chà）在凸（tū）輪控製（zhì）中進行補償，使得（dé）色標與封膜位置始終保持在同一位置合理誤差範圍之內（nèi），保證了成品的（de）質量。
   
        程序內色標內遮沒功能，可有效避免包裝膜（mó）汙染，色標錯印所引起的光（guāng）電誤動作，增加了整個（gè）係統（tǒng）的穩定性。並且在色標偏離色標傳感器檢測範圍時，係（xì）統會自動停（tíng）機並報警告知操作員。
   
        6、 結（jié）束語
   
 本文基於四（sì）方電氣機電產品所（suǒ）設計的牙（yá）簽自動包裝機控製係統，較好（hǎo）的解決了傳統的手工牙（yá）簽包裝的效率（lǜ）低、成本高的問（wèn）題。程序內部采用色標糾偏算法及凸輪控製，解決了生產過程中色標偏離、位置不準的問題。采用四方CA100係列伺服及EM1係列觸（chù）摸屏，性能（néng）穩定、兼容性好、操（cāo）作簡便。係統穩定可靠（kào），生產效（xiào）率高，滿足實際生產需求並得到了最終客（kè）戶的認（rèn）可。