Lenze 在全自动装箱机中的应用

发布时间:2015-12-07

1 设备简介

据相关机构统计,包括装箱机在内的全球包装机械需求,以每年5.3%的速度增长。全球市场上的包装机械(包括装箱机)大约有三分之一来自德国,销量名列全球第一,其次是美国、日本和意大利。我国一些跨国公司和外资企业使用的装箱机大部分都是从国外进口。有关信息显示,全球包装设备的需求已从2004 年的241 亿美元增长到2009 年的286 亿美元,到2019 年将达到445 亿美元的需求规模。其中装箱机的市场需求潜力巨大。

全自动装箱机是一种将传输带上杂乱无序的包装物,按一定的排列方式装入箱中的一种自动化设备。本项目设备的功能是将传送带上间距无序的输液袋,由同步带排序后装盒,再通过两组XY 机械手进行装箱,最后通过输送辊道将箱子传输到后续的码垛设备。设备主要由四部分组成,分别为:进料、装盒、装箱、出箱。进料:由变频器驱动输送皮带,将输液袋装入盒中。装盒:由两台伺服电机驱动两组同步带,将两组料盒分别安装在两条同步带上,两条同步带经过进料、定位和跟随等功能将输液袋装入盒中,并送到抓取位。装箱:装箱由两组XY 机械手组成,由四台伺服电机组成。抓手采用插补功能将输液带平滑的放入箱中,整个抓手具有路径规划,平滑的弯曲半径等功能。出箱:机械手将输液袋,按层次装好后,然后由出箱辊道,将成品传送到堆垛设备,驱动系统采用变频器进行控制,同时配合接近开关和气动元件完成箱子的输送工作。

设备单单次抓取时间间最快可以达 1.85 秒达到秒一次,每次次抓取 4 袋,,因此可以达 130 袋/分钟。设达到袋备控制系统统主要采用 LLenze 新一代代运动控制器器和伺服控控制器组成,电机采用 MMCS 高性能能同步伺服电机,控制制网络采用 EEtherCAT 总线。整个设总设备具有自动动化水平高,装箱速度快快,设备振振动小等优点。

2 Lenze 解决方案

2.1 Lenze 主要产品

1. L-force Controller 3231C:该r该控制器主频 1.6GHz 任务周期最频为z最小为 1ms 并且具有强s强大的逻辑运算及运动动控制功能,,其功能和性性能远远超过过一般的 PLLC。在通信能力方面支支持多种通信信方式,控制标配有 2 个 USB 接接口,两个 Etthernet 接口口(且内部集集成了网络络交换机功能能),1 个 EttherCAT接口,并可可选配 2 个 CCANopen 或者 PROFI或IBUS maste 模块。内 Window ® CE 操作系统可er内置ws操通过 DVI 接接口直接连接接外设显示器器。内置监控控软件 VisiWinNET 20005,可直接在在运动控制器内进行画面的监控控,通过 MP 1000DVI 输出,这样P样当触摸屏损损坏时,则不不需要重新下下载监控程序序,只需更换显示器 MMP1000 DV 即可。

2. MP1000 DVI: 屏幕 TFT 10.4 分辨率为 640 x 480 并且配有 DVI 接口可与 Controller 3231C0幕为4"为0D与直接相连作作为触摸屏显显示。

3. I700:伺服服控制器:内置位置,速度和转矩矩控制方式,采用多轴设设计和简便安安装技术,伺伺服采用集中供电模块块进行供电,,伺服包括单单轴和双轴模模块,可以以灵活组合。采用集成的 EtherCAT 总线网络,的T络具有冷板安安装,推出式式散热,柜内内安装三种安安装方式,功功率范围 0.75 到 15 kWW。

4. MCS 伺服服电机:伦伦茨伺服电机机标配有旋转转变压器及精精度可近似为 1024 线编为编码器。MC 伺服电CS机为永磁同同步伺服电机机,具备极高高的动态的响响应和过载能能力。

2.2 Lenze 解决方案

伦茨在全自自动装箱机上上有整套的自自动化解决方方案。在硬件件配置方面,首先控制制器采用新一一代运动控制器 3231C 作为系统控制核心元元件,其次采 MCS 高性能同步伺采用高伺服电机作为为设备的执行行机构,最后采用 EthherCAT 总线线作为整个系系统的通讯网网络。详见下下面图 2 系统网络拓扑扑图。

图 2 系统网络络拓扑图

在控制制程序方面,,伦茨将 FA 技术成功AST功应用于运动动控制领域,推出了各类控制程序模类标准的控块,将枯燥燥复杂的控制制程序整合成成一个个功能能块,真正实实现了从编写写复杂运动动控制程序到到简单实用的功能块使使用的转换,,大大的节约约了工程人员员的工作量,使编程工作作像搭积木木一样简单、实用。

 

设备主主要应用的 FFAST 模块有有两个:

1.MagicTrack 功能块:该功能块是专为利用同步带进行自动接料而开发的功能块,其主要功能是将输送辊道上的输液袋,通过两个同步带上安装的盒子,实现自动循环接料,接料完成后,将产品快速的送至机械手的抓取位置。两条同步带,自动循环运行,保证输送带上的产品都可以进入盒子中。同时功能块还具有同步带防撞报警、自动寻零和手动控制等功能。

2.PickAndPlace 功能块:该功能块是为各类机械手控制而开发的功能块,其主要功能是实现机械手的抓取和放下的功能,该功能块可以实现一条运行轨迹中任意10 点的路径规划,每个点都可以独立的设定速度、加速度、弯曲半径和暂停的功能。功能块支持最多4 轴的插补功能,应用于多种形式的机械手,如:门式机器手、带式机器手、Delta 3、Delta 2、Scara 机械手及关节式机器手。

3 实现的主要功能

1. 自动装盒:输液袋在传输带上被输送过来,在输送带出口处安装光电开关,用于检测输液带到来信号,该信号接入MagicTrack 功能块中。该功能块可以实现利用两条同步带,进行循环自动接料功能。

2. 抓手控制:当其中一条同步带上装满输液袋时,将被输送到抓手位置处,并发送允许抓手动作信号给PickAndPlace 功能块,XY 机械手则按设定好的平滑曲线将输液袋放入箱中,轨迹可以灵活设定或者示教获得,同时也有层数控制,临时暂停,机械手旋转等功能。

3. 辊道控制:进箱和出箱则由辊道来控制,,由安装在辊道上的多个光电开关实现箱子的定位和流量控制。

4 Lenze 亮点

1.Lenze 为用户提供整套的、成熟的、高性价比的电气自动化解决方案。

2.Lenze 推出的FAST 功能块,为用户的设备提供像硬件安装一样的软件系统,省去去了复杂的编程环节,大大缩短了工程师的调试时间。同时,FAST 功能块不是满足设备的工艺包,而是具备符合设备工艺的最小单元功能块,最大化满足功能的情况下,也为用户提供了更大的个人发挥空间。

3.同步带具有运行稳定,强大的防撞控制和智能化寻零控制等功能。

4.机械手具有运行快速精准、轨迹平滑和人性化的示教等功能。

5 展望

随着我国企业现代化水平的提高,把产品装箱这样繁琐,枯燥的工作逐步由人工向开发高自动化程度的装箱机转变,采用高效、自动的装箱方式,显著提高了生产效率。设备主要应用于啤酒、饮料、烟草、制药、粮油、食品加工、日化以及机械、电子行业等领域。Lenze 凭借高品质的自动化产品和专业的技术团队,为企业用户打造高性能的,高自动化的装箱设备。我们提供的程序模块设计理念,高性价比的自动化产品,智能人性的控制方式,也符合全自动包装机的未来发展方向。Lenze 意致远,行至简的服务理念,愿与客户携手共创未来。

    伦茨(上海)传动系统有限公司