枕式包裝機是一種包裝能力非常強，且能適合多種規(guī)格用于食品和非食品包裝的連續(xù)式包裝機。它不但能用于無商標包裝材料的包裝，而且能夠使用預先印有商標圖案的卷筒材料進行高速包裝。同時，具有穩(wěn)定性高、生產(chǎn)效率高，適合連續(xù)包裝、多包裝規(guī)格等優(yōu)勢，因而在包裝行業(yè)內(nèi)得到廣泛應用。

　　新時達公司為枕式包裝機設備提供SC30B系列運動控制器作為控制系統(tǒng)核心，高性能Ω6 A系列伺服系統(tǒng)作為執(zhí)行器件，可以使得包裝設備運行速度高，定位準確，控制系統(tǒng)更加安全可靠，滿足現(xiàn)有包裝設備的生產(chǎn)需求。

　　一、結構組成

　　枕式包裝機主要完成成型、定位、包裝和封口等功能。

　　1、加熱系統(tǒng)

　　系統(tǒng)需要對橫封刀和縱封刀進行加熱，并進行溫度控制，可采用熱電偶或溫控表采集并控制封切刀的溫度。

　　2、橫封橫切軸

　　伺服電機驅(qū)動刀輥旋轉(zhuǎn)或者往復對包裝物進行橫封橫切，橫切時需保證切刀軸與送料軸及送膜軸位置同步。

　　3、縱封送膜軸

　　帶動包裝膜、夾運、縱封軸，使包裝膜與包裝物同步。

　　4、送料軸

　　送料系統(tǒng)由伺服驅(qū)動送料輥與橫切系統(tǒng)配合，根據(jù)包裝膜的袋長等技術指標達到同步要求。按要求的速度帶動包裝物，把包裝物送入包裝膜中，物料間的間隔距離是由傳送帶上的檔格分開的，可以保證物料被送入包裝膜時位置的準確性。

圖 1 枕式包裝機結構示意圖

　　二、三伺服枕式包裝機控制要求

　　三伺服枕式包裝機，控制重點在于送料、送膜以及橫封橫切軸三軸的同步配合。三伺服枕包機是在雙伺服枕包機基礎上開發(fā)的一種高端枕式包裝機，其技術核心就是用運動控制器中的電子凸輪功能替代原先的機械凸輪，完成機器中橫封橫切與拉膜牽引以及送料的配合，要求橫切的位置能精確定位在包裝袋色標處。

　　三、系統(tǒng)配置

　　功能效果：包裝速度——最高速度可達300刀/分;包裝精度——±0.5mm。(實際速度與機械、袋長等條件有關)。

圖2 三伺服枕式包裝機控制系統(tǒng)配置方案

　　四、方案特點

　　采用新時達全新系列SC30B運動控制器，強大的運動控制功能，在此設備上如魚得水，充分發(fā)揮特性，大大提高設備整體工作效率。

　　1、迅捷的動作指令響應

　　支持高速模塊、高速閉環(huán)控制模塊，檢測到動作指令小于20us響應，可大大提升設備整體速度。

　　2、控制器采用四核最高主頻達1GHZ的高性能CPU,加上專門為加速數(shù)據(jù)處理設計的FPGA,使得控制器的軸空周期最短可達120us。

　　3、運控算法庫豐富

　　自主研發(fā)的STEP Automation Studio功能強大，具有多種功能，比如電子凸輪，飛剪，探針，虛軸功能等等，可為枕式包裝機提供了同步和高精度的保障。

圖3 新時達自主研發(fā)的STEP Automation Studio功能

　　本方案的另外一大亮點是使用了Sigriner Ω6系列伺服驅(qū)動，特點如下：

　　1、性能強勁，開箱即用

圖4 Sigriner Ω6系列伺服驅(qū)動器特點

　　強大的伺服自整定，免調(diào)試功能，可減少90%設備調(diào)試時間;1us響應高速IO，輕松應對色標探針需求;慣量在線識別+參數(shù)在線自整定，輕松應對30倍慣量比;V型抑制+末端震動控制+自適應陷波濾波器，快速解決末端抖動及機械共振。

　　2、高定位精度

　　伺服電機搭載23位光編，分辨率8,388,608，速率高達2.5M。伺服驅(qū)動采用二自由度控制+偽微分前饋控制，高速響應和強干擾兩不誤;16M脈沖控制接口，控制精度能夠提高4倍。全面解決了高定位精度問題。

　　3、高安全防護：

　　產(chǎn)品符合CE認證要求，滿足歐美市場相關設備安全要求;內(nèi)置動態(tài)制動，永不飛車;通過HASS和HALT實驗中160余項嚴苛測試，面對多種嚴酷環(huán)境依然運行穩(wěn)定。

　　生產(chǎn)運行中，枕式包裝機包裝最高速度可達300刀/分，包裝精度可達：±0.5mm，及設備安全穩(wěn)定運行足以證明Ω6 A系列伺服驅(qū)動可為枕式包裝機高效率、高精度及運行安全保駕護航。

　　五、包裝工藝

　　1、 橫封橫切方式：

　　采用SC30B運控控制器，專業(yè)打造適用于包裝機行業(yè)的追剪及飛剪的凸輪模塊，使得控制更加精確高效。目前市面上橫封橫切軸主要有3種機構方式：

　　飛剪：剪切機構為圓周運動，與被剪切物體同向運動，通過改變剪切機構中的速度，來改變剪切長度。

　　追剪：剪切機構平行于被剪切物體，剪切機構做往復平移運動，通過改變在非同步區(qū)的速度達來改變剪切長度。

　　往復式：與飛剪原理相同，僅在機械結構上有所區(qū)分。往復式剪切機構目前最高速度可以達到300刀/分。

　　2、 高速色標追蹤功能：

　　色標傳感器檢測刀包裝袋上的色標信號，需加入自動糾偏系統(tǒng)，自動進行追蹤調(diào)節(jié)，并且計算切刀位置，確保每一次切刀的位置一致，包裝袋圖案一致。

　　3、 電子防切功能：

　　物料進入包裝袋，運動過程中錯位傳感器可提前檢測物料是否可能被橫封刀切上，進而通知系統(tǒng)下一步橫封刀該如何操作，有效地保護橫封刀和包裝產(chǎn)品，這種不用停車處理錯位物料，可大大提高包裝機的生產(chǎn)效率。

圖5電子防切功能示意圖

　　4、 防空包功能：

　　設備機器專用傳感器檢測輸送帶上物料有無，將信號狀態(tài)通知系統(tǒng)，檢測刀無物料，則送膜和切刀伺服都停止運行 ，送料機構繼續(xù)運行供料，待讀取到有物料時，送膜和切刀伺服重新運行。

圖6防空包功能示意圖

　　六、結語

　　新時達公司Ω6系列交流伺服系統(tǒng)和SC系列運動控制器產(chǎn)品是新時達集團中央研究院與辛格林納團隊潛心合力研發(fā)的系列化產(chǎn)品，也是新時達堅持創(chuàng)新驅(qū)動，堅持高質(zhì)量發(fā)展的價值呈現(xiàn)，產(chǎn)品應用行業(yè)廣，能成功幫助用戶解決方案復雜，維護成本高等諸多難題，體現(xiàn)了新時達公司產(chǎn)品的高性能和高可靠性。