背景
傳統(tǒng)的自動(dòng)包裝機(jī)多采用機(jī)械式控制，如凸輪分配軸式，后來(lái)又出現(xiàn)了光電控制、氣動(dòng)控制等控制形式。但是，隨著食品加工工藝的日益提，對(duì)包裝參數(shù)的要求不斷增多，原有的控制系統(tǒng)已難以滿足發(fā)展的需要，應(yīng)采用新的技術(shù)改變食品包裝機(jī)的面貌。
2 電子凸輪定義及點(diǎn)
2.1 機(jī)械凸輪
傳統(tǒng)枕式包裝機(jī)為了實(shí)現(xiàn)橫封刀軸與膜軸的同步切膜運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)大部分通過(guò)機(jī)械凸輪機(jī)構(gòu)；凸輪機(jī)構(gòu)能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為預(yù)期的間歇直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)等。但是凸輪機(jī)構(gòu)在包裝機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中也存在著很多局限性:
?。?）機(jī)械凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)屬于副的點(diǎn)、線接觸，存在較大的接觸應(yīng)力，不能傳遞較大的功率；同時(shí)由于機(jī)械凸輪在工作過(guò)程中是速運(yùn)行，因此凸輪磨損，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)使接觸運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)失真，因而不能用在那些有較的重復(fù)精度要求的場(chǎng)合。
?。?）一個(gè)機(jī)械凸輪系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)一種設(shè)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,其輸出運(yùn)動(dòng)缺乏柔性,當(dāng)需要從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律改變時(shí),凸輪的設(shè)計(jì)、工藝等就需要重新調(diào)整或更換。
（3）機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)機(jī)械安裝人員的要求，成本，維修調(diào)試不方便。
?。?）凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)過(guò)程中存在較大噪音。
2.2 電子凸輪
隨著科技進(jìn)步和數(shù)字伺服技術(shù)的出現(xiàn)，在傳動(dòng)及控制系統(tǒng)中我們可以利用電子凸輪傳統(tǒng)的機(jī)械凸輪實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。電子凸輪是以伺服運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合的微處理器，通過(guò)數(shù)字化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模擬機(jī)械凸輪的功能。
（1）電子凸輪系統(tǒng)不存在機(jī)械凸輪系統(tǒng)中的慣性應(yīng)力、彈性變形、剛性沖擊力等各種機(jī)械接觸破壞，故響應(yīng)速度，因此更能速運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)場(chǎng)合。
?。?）電子凸輪系統(tǒng)不存在磨損,凸輪傳動(dòng)曲線形狀只要設(shè)計(jì)完成就不會(huì)改變,因而從動(dòng)件重復(fù)實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)的精度更、穩(wěn)定性更好。
（3）可以方便的更改運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)曲線，通過(guò)更改相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)曲線，大大降安裝更換成本。
?。?）傳動(dòng)平穩(wěn)，機(jī)械振動(dòng)小，噪音，使用壽命更長(zhǎng)。
3 電子凸輪技術(shù)的實(shí)現(xiàn)
本文實(shí)現(xiàn)電子凸輪的通用運(yùn)動(dòng)使用MotorolaDSP（DigitalSingalProcessing數(shù)字信號(hào)處理）的是56F807芯片為處理器，通過(guò)此芯片協(xié)調(diào)伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)電子凸輪的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；此DSP芯片在80MHz時(shí)鐘頻率下，每秒可處理40×106條指令，同時(shí)有定時(shí)器模塊、相位檢測(cè)模塊、PWM輸出、AD采集等功能模塊，并有豐富的外圍接口，足夠滿足電子凸輪的各種曲線需求。
3.1 電子凸輪的DSP控制
本文的電子凸輪是通過(guò)DSP的相位檢測(cè)模塊不斷讀取主軸伺服電機(jī)的位置和速度，根據(jù)主軸位置和速度計(jì)算出從軸相對(duì)應(yīng)的速度和位置實(shí)現(xiàn)主從軸凸輪曲線對(duì)應(yīng)關(guān)系。伺服電機(jī)的功能是將電脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移，即給1個(gè)電脈沖信號(hào)，電機(jī)將轉(zhuǎn)過(guò)1個(gè)固定的角度(可通過(guò)設(shè)置伺服電機(jī)軸分辨率來(lái)實(shí)現(xiàn)固定角度)。由于伺服電機(jī)的角位移與輸入脈沖成比例，調(diào)整DSP發(fā)出的電脈沖頻率，就可以對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。
3.2 電子凸輪的實(shí)現(xiàn)步驟
?。?）確定主從軸的速度曲線對(duì)應(yīng)關(guān)系。
?。?）將一個(gè)周期內(nèi)從動(dòng)軸的位移分段，根據(jù)主從軸速度曲線對(duì)應(yīng)關(guān)系確定每段位移內(nèi)從軸的速度。
?。?）將每段位移量轉(zhuǎn)化為伺服電機(jī)的脈沖數(shù)。
?。?）根據(jù)從軸的速度要求計(jì)算出DSP所需要的電脈沖頻率。
（5）將上面計(jì)算的電脈沖頻率作為DSP的PWM模塊的模值輸出即可控制伺服
電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)電子凸輪功能。
4 電子凸輪在三伺服枕式包裝機(jī)中的應(yīng)用
4.1 自動(dòng)包裝機(jī)及其工作原理
自動(dòng)包裝機(jī)是指將有熱塑特性的塑料復(fù)合膜經(jīng)加熱軟化制成包裝容器，在一臺(tái)設(shè)備上自動(dòng)完成制袋成型、填充物料、封合剪切等全過(guò)程的自動(dòng)包裝設(shè)備。三伺服自動(dòng)包裝機(jī)由自動(dòng)接膜裝置、物料輸送機(jī)構(gòu)、制袋成型器、牽引輥輪、縱封輥輪、橫封切斷裝置和卸料傳送裝置等組成。如圖1所示為三伺服枕式包裝機(jī)工作原理圖。
圖1三伺服自動(dòng)包裝機(jī)工作原理
從圖中看到，三伺服自動(dòng)包裝機(jī)的橫封切斷輥刀、包裝膜軸和卸料傳送帶、送料撥叉軸分別由單獨(dú)的伺服電機(jī)作為動(dòng)力，集自動(dòng)送料、包裝物品、封口、切斷于一體，是一種率的連續(xù)式的包裝機(jī)，應(yīng)用于食品、肥皂、藥品等產(chǎn)品的自動(dòng)包裝上。其包裝材料為復(fù)合材料，采用卷筒薄膜供料，由牽引輥輪經(jīng)導(dǎo)向輥進(jìn)入制袋成型器，由于受成型器的作用，薄膜自然形成卷包的形式；同時(shí)待包裝物品由供料鏈撥叉推動(dòng)至薄膜卷包的空間，卷包的薄膜在牽引輥輪的作用下向前運(yùn)行并被縱封輥輪實(shí)施縱封熱融封合，薄膜在zui后由橫封輥刀封合切斷，形成一個(gè)包裝成品，由卸料傳送帶輸出。三伺服自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于三軸的位置及速度同步補(bǔ)償以及凸輪運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)。該機(jī)橫封切斷輥刀、包裝膜軸和卸料傳送帶、送料撥叉軸分別由單獨(dú)的伺服電機(jī)作為動(dòng)力該機(jī)集自動(dòng)送料、包裝物品、封口、切斷于一體，是一種率的連續(xù)式的包裝機(jī)。其控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于三軸的位置及速度同步以及凸輪運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)。位置同步是：橫封的切割點(diǎn)必須在塑料膜的色標(biāo)點(diǎn)內(nèi)，且橫封不能切到物料；速度同步：是橫封刀切割時(shí)的速度與此時(shí)塑料膜的速度以及物料速度要相等；凸輪運(yùn)動(dòng)是：由于包裝的袋長(zhǎng)在一定范圍內(nèi)是可變的，橫封刀旋轉(zhuǎn)1周所經(jīng)過(guò)的距離一般不等于袋長(zhǎng)，這就要求橫封在一定時(shí)間內(nèi)要完成由同步速度到變速再到同步速度的凸輪運(yùn)動(dòng)過(guò)程。
5 結(jié)束語(yǔ)
本文使包裝機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，傳動(dòng)部分直接鏈條或同步帶傳動(dòng)，省
去了機(jī)械凸輪結(jié)構(gòu)，減輕機(jī)器的重量，減小機(jī)裝部分，并且操作更方便，用戶只需設(shè)定袋長(zhǎng)、切斷偏移位置和停刀角度就可以起動(dòng)調(diào)速運(yùn)行。
適用于交流50HZ,工作電壓90～250V及直流電壓10～30V的電路中,可直接或經(jīng)過(guò)減速與操作機(jī)構(gòu)連接,而的電子接近開(kāi)關(guān)根據(jù)操作機(jī)構(gòu)行程或轉(zhuǎn)角按一定順序閉合斷開(kāi)
本產(chǎn)品機(jī)械式主令，電子主令應(yīng)用于壓力機(jī)、焊接機(jī)、自動(dòng)化流水線、包裝機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、起重機(jī)械、建筑機(jī)械、礦山機(jī)械、軋鋼機(jī)械和銅板加工機(jī)械中。根據(jù)目前冶金行業(yè)的需求，應(yīng)用于軋鋼機(jī)、推鋼機(jī)、拉鋼機(jī)、飛剪機(jī)等。該產(chǎn)品選用無(wú)觸點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)為主要元件，感應(yīng)靈敏，性能。立式電子凸輪的電路數(shù)有：3、4、6、9、10、12等回路，傳動(dòng)比：5:1、10:1、20:1/30:1等。以上產(chǎn)品，可根據(jù)實(shí)際需要選擇適應(yīng)的比速。
LK2-WDT-F-PK 03 TLK2-06電子凸輪LK1-WDT-F-NH06 LK1-WDT-G-K09
T6H29-GK、T6H29-GH、T9H29-NK、T9H29-NH、T9H29-NT、T9H29-PK、T9H29-PH、T9H29-PT、T9H29-DK、T9H29-DH
1.角度傳感器：值型旋轉(zhuǎn)編碼器(Resolver)，IP 等級(jí)≒65,抗震、耐油污可使用在環(huán)境較差的場(chǎng)所；
2.角度/SPM 顯示：SPM >10 時(shí),顯示SPM 值,SPM ≦10 時(shí),顯示角度值，停車時(shí)顯示角度值；
3.頂點(diǎn)全自動(dòng)停車功能：運(yùn)行中動(dòng)態(tài)跟蹤，全自動(dòng)計(jì)算提前角，并用凸輪輸出停車；
4.下死點(diǎn)（180度）任意設(shè)定功能：無(wú)須機(jī)械調(diào)整傳感器的安裝；
.可軟件密碼鎖定設(shè)定功能：機(jī)床設(shè)置分級(jí)開(kāi)放，利于管理；
7.角度傳感器正/反轉(zhuǎn)設(shè)定功能：方便機(jī)床機(jī)械設(shè)計(jì)；
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