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匯川技術在數控高速立式月餅機上系統解決方案

匯川技術在數控高速立式月餅機上系統解決方案

      前言       月餅是漢族人民喜愛的傳統節日特色食品,月圓餅也圓,又是合家分吃,象征著團圓和睦,在中秋節這一天是必食之品。古代月餅被作為祭品于中秋節所食。據說中秋節吃月餅的習俗于唐朝開始。北宋之時,該種餅被稱為“宮餅”,在宮廷內流行,但也流傳到民間,當時俗稱“小餅”和“月團”。發展至明朝則成為全民共同的飲食習俗。時至今日,品種更加繁多,風味因地各異。其中京式、蘇式、廣式、潮式等月餅廣為我國南北各地的人們所喜食。

圖1月餅

      以前月餅的生產主要靠手工制作、效率低和產品質量參差不齊;目前人力成本逐年升高,食品安全的要求越來越高,機器代替手工成為了一種不可阻擋的趨勢,因此數控高速立式月餅機應運而生。       數控高速立式月餅機介紹       數控立式高速月餅機集三個單機(包餡機、成型機、排列機)上、中、下、立式緊湊排列為一體,無需傳輸帶裝置。

圖2數控高速立式月餅機

      1.包餡機包括皮子系統和餡子系統。皮子和餡子電機通過減速比為60的減速機帶動雙螺桿轉動,從而擠出皮子和餡子。

圖3 皮子系統、餡子系統

      為了保證月餅重量、體積均勻,要求擠出雙螺桿速度波動小。MD380為匯川高性能矢量變頻器,在開環矢量控制方式下,可以獲得優異的控制性能,其穩速精度可達0.5%,滿足皮子和餡子擠出的要求。 2.成型機包括切刀系統和模印系統。切刀電機通過減速比為20減速機帶動曲軸連桿,使切刀做開合運動。切刀每次開合,在軸承底部安裝的接近開關便感應一次。 月餅機生產要求為60個/分,故接近開關感應60次/分。 月餅機生產工藝要求切刀要實現以下幾個位置的定位: (1)切刀回零(切刀開口張開最大) (2)切刀閉合(切刀開口完全閉合) 切刀功能豐富,具有點動、微動、切刀回零、重大產品等功能。

圖4 切刀系統

      模印系統為數控高速立式月餅機的關鍵部件,模印系統的運動可分解為:

圖5 模印系統

圖6 模印系統運動流程圖

      排列機可以進行兩種運動,分別為整齊排列和交錯排列,并且適應四頭的月餅機。       排列機功能靈活,在排列過程中,如果發現位置有偏差,可以在線進行修正。

圖7排列機

圖8排列機運動流程圖 圖9月餅排列圖案

數控高速立式月餅機匯川解決方案 1、系統配置

圖10系統配置圖

2、PLC端子定義

X點輸入

Y點輸出

X0

模印伺服報警

Y0

模印伺服脈沖信號

X1

列軸伺服報警

Y1

列軸伺服脈沖信號

X2

行軸伺服報警

Y2

行軸伺服脈沖信號

X3

模印原點信號

Y3

模印伺服方向信號

X4

列軸原點信號

Y4

列軸伺服方向信號

X5

行軸原點信號

Y5

行軸伺服方向信號

X6

切刀感應點信號

Y6

大氣缸A吹氣

X7

平板感應信號

Y7

大氣缸B吹氣

X10

B面確認信號

Y13

排列機升降

X11

列軸左限位

Y14

大氣缸A推出

X12

列軸右限位

Y15

大氣缸B推出

X13

大氣缸B到位信號

Y16

插銷動作

X14

大氣缸A到位信號

3、切刀定位 切刀采用變頻器控制,但是要求定位,故切刀的準確定位為本方案的難點之一。

圖12切刀運動軌跡

圖13切刀PLC程序

圖14切刀觸摸屏畫面

      當切刀回零或重大產品功能有效時,切刀首先以正常運行速度運行,到達X6下降沿時,切換到“回歸速度”運行“回零高速距離”后,再切換到爬行速度運行,到達X6的上升沿后,根據定位角度需要延時運行一段時間。 4、特色功能——在線修正排列機位置偏差

圖15在線修正排列機位置偏差

      排列機在確定起點位置時,有可能最初確定的起點位置有偏差,需要在運行時進行修正,匯川PLC控制程序具備這個功能。 6、特色功能——托盤自適應切刀動作

圖16月餅機(左)湯圓機(右)

      月餅機的模印裝置更換成湯圓機的搓圓裝置,就可以生產湯圓了。       生產湯圓時,排列機跟隨著切刀動作,當切刀停止,排列機亦停止。但是當切刀動作快于排列機時,當按下“停止”開關,兩者同時停止,則搓圓裝置內存留的湯圓則會堆積在排列機的同一位置。

圖16托盤自適應切刀動作PLC程序

      分別記錄切刀動作次數、排列機動作次數,當按下“停止”開關后,求取切刀和排列機動作的差值,然后讓排列機按照一定的規律繼續走完少走的位置。

客戶原先方案 原系統包括皮子、餡子和切刀等全套均采用三菱伺服驅動,成本極高; 模印系統和排列系統均跟隨切刀動作,模印系統和排列系統在時序上的匹配調試麻煩; 在線修正排列機位置偏差時,排列機易出現崩潰; 當切刀快于排列機動作時,按下“停止”開關,湯圓出現堆積現象。

匯川方案優勢 (1) 皮子、餡子和切刀采用變頻器驅動,滿足應用要求且大大降低成本; (2) 模印系統跟隨切刀動作,排列系統跟隨模印動作,從而形成切刀動作——>模印動作——>排列動作的鏈式關系,調試方便,易用性上得到大大提升; (3) 當排列機位置有偏差時,可以在運行過程中在線修正位置偏差; (4) 當切刀動作快于排列機動作時,排列機自適應切刀動作,避免停機時產生湯圓堆積現象; (5) 系統集成,全系列匯川產品兼容性好,故障率降低。

參考文獻 H2U系列可編程序邏輯控制器用戶手冊 H1U/H2U系列可編程控制器指令及編程手冊 V2.0 IS500伺服驅動器用戶手冊V1.3 MD380矢量型變頻器用戶手冊V2.0

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