欧姆龙伺服控制器在多伺服枕式包装机中的应用

　　引言

　　枕式包装机又称接缝式裹包机，是一种卧式三面封口，自动完成制袋、填充、封口、切断、成品排除等工序的包装设备，实际应用中，与相应衍生机种、辅助机种相配合，能实现食品、日用化工、医药等行业自动化生产线的流水包装。适应的包装物为一般块状、筒状规则物品，无规则异形物品，如：饼干、蛋糕、化妆品、纸巾等。包装成品的形式有单件包装、集合包装、带托盘包装、无托盘集合包装等。

　　传统的枕式包装机横封刀的运动曲线是由机械的凸轮来实现的，机械加工、安装复杂，运行噪音大，效率低；如果使用伺服系统来实现电子凸轮功能，对于机械安装、运行效率会有一定的提高。本文详细介绍OMRON的控制器FQM1在包装机中实现电子凸轮的应用。

　　1. 枕式包装机的工艺简介

　　枕式包装机的送膜和进料是同步进行的，由色标检测和接近开关分别对送膜和送料的位置进行检测，薄膜经成型器成型后变为筒膜，并进行纵向热封，同时物料被送进筒膜内，一起向前经过横封横切部位，由回转式或往复式的横封横切刀对筒膜进行横向封切，输出包装成品，具体工艺流程图和工艺结构图分别参照图1、图2：

图1 枕包机工艺流程图

图2 枕包机工艺结构图

　　2. 枕式包装机自动化程度的发展

　　随着食品包装行业的飞速发展，对类似枕包机这样的机械提出的要求是提高包装速度与精度，全面包装品规格，操作趋于人性化以及售后维护成本降低。根据枕包机的工艺不难看出，其控制重点在于送料、送膜以及横封横切轴三轴的配合，因此从第一代枕包机发展至今，主要就是对这三轴的控制进行改进以满足行业不断提升的要求，从低端到高端、从机械控制为主到电气控制为主，枕包机控制的发展主要经历了以下几个阶段：

　　阶段一：单变频

　　使用一台变频器加一台交流电机来工作，为了成比例的同时带动横封刀（加输送机）跟包装膜，需要一台无极变速箱来根据不同的膜长调节膜轴的速度。从而实现了两路速度的输出，但是无极变速箱会随着使用时间的增长出现磨损影响使用精度，因此有他的局限性。横封刀的运行曲线是由机械凸轮来实现的，因此机械结构复杂，传动机构多。

　　阶段二：单变频+单伺服

　　使用一台变频驱动横封刀（加输送机），一台伺服驱动包装膜，取消了无极变速箱。各部分运行独立，由PLC控制器协调两部分速度。横封刀运动轨迹仍有机械凸轮实现。

　　阶段三：双伺服

　　原理同单伺服+单变频，但其控制精度进一步提高。

　　阶段四(目前最先进的控制方式,本文介绍重点)：三伺服

　　三个伺服分别驱动横封刀、包装膜、供料输送机，横封刀的运行轨迹完全有伺服来实现，取消机械凸轮，简化了机械结构。三部分的运行速度需要有高性能的控制器来控制，因此对于控制器的要求比较高，经过试验OMRON的FQM1控制器能完成这项功能，并且能提高包装速度速度。