背景
傳統(tǒng)的自動包裝機多采用機械式控制，如凸輪分配軸式，后來又出現(xiàn)了光電控制、氣動控制等控制形式。但是，隨著食品加工工藝的日益提，對包裝參數(shù)的要求不斷增多，原有的控制系統(tǒng)已難以滿足發(fā)展的需要，應(yīng)采用新的技術(shù)改變食品包裝機的面貌。
2 電子凸輪定義及點
2.1 機械凸輪
傳統(tǒng)枕式包裝機為了實現(xiàn)橫封刀軸與膜軸的同步切膜運動實現(xiàn)大部分通過機械凸輪機構(gòu)；凸輪機構(gòu)能將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為預(yù)期的間歇直線往復(fù)運動或往復(fù)擺動等。但是凸輪機構(gòu)在包裝機的實際應(yīng)用中也存在著很多局限性:
?。?）機械凸輪傳動機構(gòu)屬于副的點、線接觸，存在較大的接觸應(yīng)力，不能傳遞較大的功率；同時由于機械凸輪在工作過程中是速運行，因此凸輪磨損，長時間使用會使接觸運動部件運動失真，因而不能用在那些有較的重復(fù)精度要求的場合。
?。?）一個機械凸輪系統(tǒng)只能實現(xiàn)一種設(shè)定的運動規(guī)律,其輸出運動缺乏柔性,當(dāng)需要從動件運動規(guī)律改變時,凸輪的設(shè)計、工藝等就需要重新調(diào)整或更換。
?。?）機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對機械安裝人員的要求，成本，維修調(diào)試不方便。
（4）凸輪機構(gòu)傳動過程中存在較大噪音。
2.2 電子凸輪
隨著科技進(jìn)步和數(shù)字伺服技術(shù)的出現(xiàn)，在傳動及控制系統(tǒng)中我們可以利用電子凸輪傳統(tǒng)的機械凸輪實現(xiàn)各種復(fù)雜的往復(fù)運動。電子凸輪是以伺服運動控制技術(shù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合的微處理器，通過數(shù)字化系統(tǒng)實現(xiàn)模擬機械凸輪的功能。
?。?）電子凸輪系統(tǒng)不存在機械凸輪系統(tǒng)中的慣性應(yīng)力、彈性變形、剛性沖擊力等各種機械接觸破壞，故響應(yīng)速度，因此更能速運動傳動場合。
（2）電子凸輪系統(tǒng)不存在磨損,凸輪傳動曲線形狀只要設(shè)計完成就不會改變,因而從動件重復(fù)實現(xiàn)預(yù)期運動的精度更、穩(wěn)定性更好。
?。?）可以方便的更改運動傳動曲線，通過更改相應(yīng)的運動參數(shù)就可以實現(xiàn)不同的運動傳動曲線，大大降安裝更換成本。
?。?）傳動平穩(wěn)，機械振動小，噪音，使用壽命更長。
3 電子凸輪技術(shù)的實現(xiàn)
本文實現(xiàn)電子凸輪的通用運動使用MotorolaDSP（DigitalSingalProcessing數(shù)字信號處理）的是56F807芯片為處理器，通過此芯片協(xié)調(diào)伺服驅(qū)動器和伺服電機實現(xiàn)電子凸輪的控制系統(tǒng)設(shè)計；此DSP芯片在80MHz時鐘頻率下，每秒可處理40×106條指令，同時有定時器模塊、相位檢測模塊、PWM輸出、AD采集等功能模塊，并有豐富的外圍接口，足夠滿足電子凸輪的各種曲線需求。
3.1 電子凸輪的DSP控制
本文的電子凸輪是通過DSP的相位檢測模塊不斷讀取主軸伺服電機的位置和速度，根據(jù)主軸位置和速度計算出從軸相對應(yīng)的速度和位置實現(xiàn)主從軸凸輪曲線對應(yīng)關(guān)系。伺服電機的功能是將電脈沖信號變換成相應(yīng)的角位移，即給1個電脈沖信號，電機將轉(zhuǎn)過1個固定的角度(可通過設(shè)置伺服電機軸分辨率來實現(xiàn)固定角度)。由于伺服電機的角位移與輸入脈沖成比例，調(diào)整DSP發(fā)出的電脈沖頻率，就可以對伺服電機進(jìn)行調(diào)速。
3.2 電子凸輪的實現(xiàn)步驟
?。?）確定主從軸的速度曲線對應(yīng)關(guān)系。
（2）將一個周期內(nèi)從動軸的位移分段，根據(jù)主從軸速度曲線對應(yīng)關(guān)系確定每段位移內(nèi)從軸的速度。
?。?）將每段位移量轉(zhuǎn)化為伺服電機的脈沖數(shù)。
?。?）根據(jù)從軸的速度要求計算出DSP所需要的電脈沖頻率。
（5）將上面計算的電脈沖頻率作為DSP的PWM模塊的模值輸出即可控制伺服
電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)電子凸輪功能。
4 電子凸輪在三伺服枕式包裝機中的應(yīng)用
4.1 自動包裝機及其工作原理
自動包裝機是指將有熱塑特性的塑料復(fù)合膜經(jīng)加熱軟化制成包裝容器，在一臺設(shè)備上自動完成制袋成型、填充物料、封合剪切等全過程的自動包裝設(shè)備。三伺服自動包裝機由自動接膜裝置、物料輸送機構(gòu)、制袋成型器、牽引輥輪、縱封輥輪、橫封切斷裝置和卸料傳送裝置等組成。如圖1所示為三伺服枕式包裝機工作原理圖。
圖1三伺服自動包裝機工作原理
從圖中看到，三伺服自動包裝機的橫封切斷輥刀、包裝膜軸和卸料傳送帶、送料撥叉軸分別由單獨的伺服電機作為動力，集自動送料、包裝物品、封口、切斷于一體，是一種率的連續(xù)式的包裝機，應(yīng)用于食品、肥皂、藥品等產(chǎn)品的自動包裝上。其包裝材料為復(fù)合材料，采用卷筒薄膜供料，由牽引輥輪經(jīng)導(dǎo)向輥進(jìn)入制袋成型器，由于受成型器的作用，薄膜自然形成卷包的形式；同時待包裝物品由供料鏈撥叉推動至薄膜卷包的空間，卷包的薄膜在牽引輥輪的作用下向前運行并被縱封輥輪實施縱封熱融封合，薄膜在zui后由橫封輥刀封合切斷，形成一個包裝成品，由卸料傳送帶輸出。三伺服自動包裝機控制系統(tǒng)的重點和難點在于三軸的位置及速度同步補償以及凸輪運動的實現(xiàn)。該機橫封切斷輥刀、包裝膜軸和卸料傳送帶、送料撥叉軸分別由單獨的伺服電機作為動力該機集自動送料、包裝物品、封口、切斷于一體，是一種率的連續(xù)式的包裝機。其控制的重點和難點在于三軸的位置及速度同步以及凸輪運動的實現(xiàn)。位置同步是：橫封的切割點必須在塑料膜的色標(biāo)點內(nèi)，且橫封不能切到物料；速度同步：是橫封刀切割時的速度與此時塑料膜的速度以及物料速度要相等；凸輪運動是：由于包裝的袋長在一定范圍內(nèi)是可變的，橫封刀旋轉(zhuǎn)1周所經(jīng)過的距離一般不等于袋長，這就要求橫封在一定時間內(nèi)要完成由同步速度到變速再到同步速度的凸輪運動過程。
5 結(jié)束語
本文使包裝機的機械結(jié)構(gòu)大大簡化，傳動部分直接鏈條或同步帶傳動，省
去了機械凸輪結(jié)構(gòu)，減輕機器的重量，減小機裝部分，并且操作更方便，用戶只需設(shè)定袋長、切斷偏移位置和停刀角度就可以起動調(diào)速運行。
適用于交流50HZ,工作電壓90～250V及直流電壓10～30V的電路中,可直接或經(jīng)過減速與操作機構(gòu)連接,而的電子接近開關(guān)根據(jù)操作機構(gòu)行程或轉(zhuǎn)角按一定順序閉合斷開
本產(chǎn)品機械式主令，電子主令應(yīng)用于壓力機、焊接機、自動化流水線、包裝機械、運輸機械、起重機械、建筑機械、礦山機械、軋鋼機械和銅板加工機械中。根據(jù)目前冶金行業(yè)的需求，應(yīng)用于軋鋼機、推鋼機、拉鋼機、飛剪機等。該產(chǎn)品選用無觸點接近開關(guān)為主要元件，感應(yīng)靈敏，性能。立式電子凸輪的電路數(shù)有：3、4、6、9、10、12等回路，傳動比：5:1、10:1、20:1/30:1等。以上產(chǎn)品，可根據(jù)實際需要選擇適應(yīng)的比速。
LK2-WDT-F-PK 03 TLK2-06電子凸輪LK1-WDT-F-NH06 LK1-WDT-G-K09
T6H29-GK、T6H29-GH、T9H29-NK、T9H29-NH、T9H29-NT、T9H29-PK、T9H29-PH、T9H29-PT、T9H29-DK、T9H29-DH
1.角度傳感器：值型旋轉(zhuǎn)編碼器(Resolver)，IP 等級≒65,抗震、耐油污可使用在環(huán)境較差的場所；
2.角度/SPM 顯示：SPM >10 時,顯示SPM 值,SPM ≦10 時,顯示角度值，停車時顯示角度值；
3.頂點全自動停車功能：運行中動態(tài)跟蹤，全自動計算提前角，并用凸輪輸出停車；
4.下死點（180度）任意設(shè)定功能：無須機械調(diào)整傳感器的安裝；
.可軟件密碼鎖定設(shè)定功能：機床設(shè)置分級開放，利于管理；
7.角度傳感器正/反轉(zhuǎn)設(shè)定功能：方便機床機械設(shè)計；
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