包裝設(shè)備與包裝材料的同步控制

包裝設(shè)備與包裝材料的同步控制

同時(shí)，在產(chǎn)品類別之前，自動(dòng)生產(chǎn)產(chǎn)品和包裝，完成產(chǎn)品包裝的自動(dòng)生產(chǎn)中，同時(shí)供應(yīng)產(chǎn)品和材料。事實(shí)上，由于生產(chǎn)速度的變化、材料張力和伸展率的不均勻，這兩個(gè)系統(tǒng)之間存在一個(gè)問題，需要同時(shí)調(diào)整速度。一般包裝機(jī)械設(shè)備的同步控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。機(jī)械動(dòng)力一方面提供給產(chǎn)品的供送,同時(shí)還提供給差速器,將差速器的輸出提供給包裝材料的供送(無同步控制的設(shè)備是直接將機(jī)械動(dòng)力傳輸給包裝材料的供送系統(tǒng))。將產(chǎn)品供送和包裝材料供送的信號(hào)反饋給同步控制電路,比較兩者是否同步。如果在同步允許范圍內(nèi),伺服電機(jī)停止不動(dòng)作,差速器將輸入的速度輸出給包裝材料的供送系統(tǒng)。否則當(dāng)包裝材料供送慢于產(chǎn)品的供送,伺服電機(jī)正轉(zhuǎn),差速器在正常輸出的速度基礎(chǔ)上疊加一個(gè)正補(bǔ)償。提高包裝材料的供送速度,直到兩者同步;當(dāng)包裝材料快于產(chǎn)品的供送,伺服電機(jī)反轉(zhuǎn),使包裝材料的供送慢下來,使得兩者速度相同。理想的情況下,包裝材料能夠自動(dòng)跟蹤產(chǎn)品生產(chǎn)的速度變化,不受生產(chǎn)過程的其它因素影響,保證產(chǎn)品包裝裝的外觀質(zhì)量。也可以用包裝材料的供送作為標(biāo)準(zhǔn)來控制產(chǎn)品供送的速度,達(dá)到兩者同步的目的。1品供送是否同步控制包裝袋圖案上一般都印有色標(biāo),通過光電傳感器取出每次供送一個(gè)包裝袋的信號(hào)。該信號(hào)是包裝材料供送系統(tǒng)的同步信號(hào)。將兩個(gè)凸輪和兩個(gè)微動(dòng)開關(guān)組合在一起,并且安裝在產(chǎn)品供送系統(tǒng)的一條軸上,形成比較環(huán)節(jié)。每供送一個(gè)產(chǎn)品就同包裝材料供送系統(tǒng)的色標(biāo)信號(hào)作一次比較,于是可以得出包裝材料供送同產(chǎn)品供送是否同步的結(jié)論,根據(jù)比較的結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)動(dòng)的控制。具體情況如圖2所示。凸輪組合的工作原理如圖3所示。上凸輪1凸起弧120度,下凸輪2凹入弧也是120度,兩凸輪組合裝在產(chǎn)品供送軸上,形成三個(gè)相等的弧段,即Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ段。當(dāng)出現(xiàn)色標(biāo)信號(hào),凸輪組合處在Ⅰ段時(shí),表示兩個(gè)系統(tǒng)正好同步,伺服電機(jī)不用補(bǔ)償,應(yīng)保持停機(jī)狀態(tài);當(dāng)凸輪組合處在Ⅱ段時(shí),表示包裝材料供送系統(tǒng)滯后于產(chǎn)品供送系統(tǒng),伺服電機(jī)應(yīng)正轉(zhuǎn),使包裝材料供送的速度增加;當(dāng)凸輪組合處在Ⅲ段時(shí),表示包裝材料的供送系統(tǒng)超前于產(chǎn)品供送系統(tǒng),伺服電機(jī)應(yīng)反轉(zhuǎn),降低包裝材料的供送速度。如表1所示,在凸輪的三段弧中兩個(gè)微動(dòng)開關(guān)的組合,也有三種狀態(tài)。可以用這三種狀態(tài)來控制伺服電機(jī)的停機(jī)、反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)。上述凸輪控制方式雖然能夠?qū)崿F(xiàn)控制,但同步時(shí)的凸輪運(yùn)轉(zhuǎn)范圍是120度,而且是固定值,調(diào)節(jié)起來非常困難。為能使控制精度可調(diào),并且能不停機(jī)地在線調(diào)節(jié),筆者提出下面的精度可調(diào)節(jié)的控制方案。2是否同步粗度調(diào)度包裝袋上的色標(biāo)可用光電傳感器來讀取,產(chǎn)品供送系統(tǒng)的信號(hào)用接近開關(guān)取出。在產(chǎn)品供送系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)軸上裝一個(gè)如圖4所示的半圓型金屬片1,在側(cè)面裝上接近開關(guān)J的探頭2,如圖所示瞬間,接近開關(guān)沒有感應(yīng)到金屬片1,假設(shè)輸出狀態(tài)為“1”。當(dāng)產(chǎn)品供送軸旋轉(zhuǎn),半圓金屬片遮住接近開關(guān),接近開關(guān)輸出狀態(tài)J為“0”,因此產(chǎn)品供送軸每旋轉(zhuǎn)一圈,接近開關(guān)的“1”和“0”輸出狀態(tài)大約各占1/2時(shí)間。假設(shè)光電傳感器S檢測(cè)到有色標(biāo)信號(hào)時(shí)輸出狀態(tài)為“1”,沒有色標(biāo)信號(hào)輸出為“0”,只要判斷每次光電傳感器檢測(cè)到色標(biāo)時(shí)接近開關(guān)的輸出狀態(tài),就能得出包裝材料供送系統(tǒng)是滯后還是超前于產(chǎn)品的供送系統(tǒng)。在圖4所示時(shí)刻,正好光電傳感器S輸出為“1”時(shí),接近開關(guān)J輸出也為“1”,可以認(rèn)為包裝材料供送超前;當(dāng)J為“0”,即半圓金屬片遮擋住接近開關(guān)時(shí),S為“1”,則包裝材料供送滯后。可以根據(jù)這樣的判斷來控制伺服電機(jī)對(duì)包裝材料供送系統(tǒng)的速度進(jìn)行補(bǔ)償。如果兩個(gè)系統(tǒng)剛好同步,在圖4中的同步范圍內(nèi),要求伺服電機(jī)既不正轉(zhuǎn)也不反轉(zhuǎn)處于停止?fàn)顟B(tài)。具體作法是讓控制電路在“超前”和“滯后”的轉(zhuǎn)換時(shí),由跳變信號(hào)觸發(fā),給出一段延時(shí)時(shí)間,在此時(shí)間內(nèi)獲得色標(biāo)信號(hào)S表示同步,控制使伺服電機(jī)不動(dòng)作。這段延時(shí)時(shí)間的長短可供隨時(shí)調(diào)節(jié)的,因此達(dá)到同步粗度可調(diào)的目的。在這段延時(shí)結(jié)束后,如果獲得S信號(hào),則表示包裝材料供送帶后,發(fā)出調(diào)控動(dòng)作。上述原理可由圖5實(shí)現(xiàn)。當(dāng)S為0時(shí),卻未檢測(cè)到色標(biāo),兩個(gè)與門F和Z都被鎖住,J的狀態(tài)對(duì)輸出結(jié)果無影響,正反補(bǔ)償均無輸出。只有當(dāng)檢測(cè)到色標(biāo)信號(hào),S=1,電路中2、4腳為高電位,J的狀態(tài)才對(duì)輸出有影響。如果J=1,1腳高電位,F輸出為1,進(jìn)行反轉(zhuǎn)補(bǔ)償。如果包裝材料供送超前,J剛好從1變?yōu)?,1腳低電位,鎖住F,而3腳由反相器的作用為1,如果得到S=1使4腳電位也為1,Z輸出狀態(tài)取決于腳5。但由于J的跳變,延時(shí)電路得到一個(gè)負(fù)觸發(fā)脈沖,輸出低電位,使5腳為0,將F鎖住也無輸出。這時(shí)正反補(bǔ)償都不動(dòng)作,即補(bǔ)償電機(jī)停止,表示兩上系統(tǒng)處于同步狀態(tài)。當(dāng)延時(shí)結(jié)束后,延時(shí)電路輸出高電位,使5腳電位為1,如果包裝材料供送滯后,檢測(cè)到色標(biāo),S=1使3、4、5腳都是高電位,Z輸出為1,形成正轉(zhuǎn)補(bǔ)償。4控制伺服電機(jī)的時(shí)效電路原理如圖6所示。接近開關(guān)的輸入接J端,光電傳感器的輸入接S端。比較電路選用一塊74LS10集成電路中的二個(gè)三輸入與非門構(gòu)成,反相器選用一塊74LS00集成電路。用一塊555時(shí)基電路接成定時(shí)器電路,調(diào)節(jié)電位器R1可調(diào)整電路的延時(shí)時(shí)間T1。T1=1.1R1C1T1時(shí)間越短,同步精度就越高。T1的調(diào)整效果可通過發(fā)光二極管LED1的發(fā)光來指示。只要555的2腳得到負(fù)脈沖,3腳就輸出高電位。為了能鎖住與非門74LS10的5腳,用一個(gè)反相器反相。與非門的比較結(jié)果輸出給由556組成的兩個(gè)延時(shí)電路。這兩個(gè)延時(shí)電路的輸出分別控制伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。R8和C9決定反轉(zhuǎn)補(bǔ)償時(shí)間,R7和C7決定正轉(zhuǎn)補(bǔ)償時(shí)間,R8和R7值相等而且聯(lián)動(dòng),C9和C7容量也相等,所以伺服電機(jī)的正反向補(bǔ)償時(shí)間是一樣的。BG1和BG2分別驅(qū)動(dòng)繼電器K1和K2,實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。二極管D2和D3起保護(hù)的作用,即在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)補(bǔ)償期間,又出現(xiàn)反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)指令時(shí),伺服電機(jī)不會(huì)出錯(cuò)。在伺服電機(jī)的主電路中也有互鎖保護(hù)環(huán)節(jié)。實(shí)際上主電路中也可用固體繼電器代替普通有觸點(diǎn)繼電器。正反轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)可通過發(fā)光二極管LED2和LED3指示。產(chǎn)品供送和包裝材料的供送同步精確度調(diào)節(jié)要根據(jù)包裝質(zhì)量要求、生產(chǎn)速度、正反方向的補(bǔ)償情況等因素綜合考慮。調(diào)節(jié)R1可改變精度的大小,如果同步精度要求高和生產(chǎn)速度快,要適當(dāng)調(diào)小R1阻值。另外,調(diào)節(jié)R7和R8,改變伺服電機(jī)每次補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間。如果伺服電機(jī)正反向動(dòng)作交替頻繁,說明補(bǔ)償量超過需要,可適當(dāng)減少補(bǔ)償時(shí)間。如果伺服電機(jī)單方面動(dòng)作頻繁,說明該方向的補(bǔ)償不夠,可適當(dāng)增加補(bǔ)償時(shí)間。理想情況