貼標(biāo)機是自動瓶裝生產(chǎn)線的主要設(shè)備之一，適用于制藥、食品、化工等行業(yè)的玻璃瓶、塑料瓶或類似物體的貼標(biāo)，能完成自動分瓶、送示帶、分離標(biāo)簽、貼標(biāo)等功能。其生產(chǎn)效率的高低和貼標(biāo)質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著公司的生產(chǎn)效益。
在貼標(biāo)行業(yè)的直線貼標(biāo)機中，為了貼標(biāo)的時候保持瓶子平穩(wěn)，要求在設(shè)備運行的過程中上頂壓皮帶與輸送板鏈之間能夠?qū)崟r同步運行。如果上頂壓皮帶與輸送板鏈同步性不好，設(shè)備運行的過程中容易出現(xiàn)瓶子傾倒，擠壓，碎瓶等問題，會給生產(chǎn)廠家?guī)頁p失，影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。
傳統(tǒng)的保持同步的方法是反復(fù)調(diào)整頂壓皮帶和輸送板鏈兩個變頻器的參數(shù)來實現(xiàn)上下同步，每次更換生產(chǎn)產(chǎn)品都需要對參數(shù)進(jìn)行重現(xiàn)的調(diào)整，費時、費力給使用者帶來極大的不便。還有的廠家使用機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)同步，機械易損，使用壽命有限，維護(hù)更換也極不方便。
貼標(biāo)行業(yè)的直線貼標(biāo)機設(shè)備由輸送板鏈、頂壓皮帶、分瓶器、理瓶器和三個標(biāo)站組成，三個標(biāo)站分別貼正標(biāo)、背標(biāo)、脖標(biāo)，實現(xiàn)對全瓶身貼標(biāo)的高貼標(biāo)精度和高貼標(biāo)速度需求。
為保證貼標(biāo)時的平整度，防止褶皺情況出現(xiàn)，貼標(biāo)的過程中要求標(biāo)紙的張力要保持穩(wěn)定，標(biāo)站采用張力桿保證標(biāo)紙張力。
負(fù)責(zé)貼脖標(biāo)的標(biāo)站可以進(jìn)行功能切換，在進(jìn)行直線貼標(biāo)的時候脖標(biāo)標(biāo)站和其他兩個標(biāo)站配合，負(fù)責(zé)貼脖標(biāo)單張標(biāo)。如果設(shè)備切換到圓瓶定位或非定位貼標(biāo)模式，脖標(biāo)標(biāo)站和橡膠輥配合貼正背一體標(biāo)（正標(biāo)和背標(biāo)在一張標(biāo)紙上），正標(biāo)背標(biāo)標(biāo)站不工作。
由此，貼標(biāo)機對精度要求較高，對自帶玻璃LOGO的瓶子，要求貼標(biāo)波動范圍<1MM。對于XO的扁圓型瓶而言要求貼標(biāo)波動范圍更小。
這就對設(shè)備機械部分和電控部分的運行穩(wěn)定性和對邏輯控制器的性能提出了更高的要求。如果在進(jìn)行邏輯判斷時掃描周期過長，不可避免會產(chǎn)生較大的貼標(biāo)誤差（同一個瓶子反復(fù)兩次貼標(biāo)，兩次標(biāo)簽重合度的差值）。為了保證貼標(biāo)的穩(wěn)定性，應(yīng)該盡量的減小掃描周期對邏輯程序的影響，使得每次觸發(fā)的時機幾乎相同，這樣才有可能保證貼標(biāo)的準(zhǔn)確度，減小貼標(biāo)誤差。
除此之外，在貼標(biāo)時，一張標(biāo)簽貼完后，后一張標(biāo)要提前有個欲出標(biāo)量，這不僅要求PLC在運行的時候穩(wěn)定可靠，還要求伺服響應(yīng)速度快。只有保證欲出標(biāo)穩(wěn)定，每次都能按照設(shè)定的脈沖量準(zhǔn)確停止，每次觸發(fā)貼標(biāo)時時機準(zhǔn)確，才能保證貼標(biāo)精度滿足客戶要求的誤差范圍。
基于此，英威騰推出IVC3可編程控制器結(jié)合Goodrive20系列經(jīng)濟型開環(huán)矢量變頻器與DA180系列基礎(chǔ)型交流伺服驅(qū)動器的方案。
3.1 系統(tǒng)方案介紹
電氣方案拓?fù)鋱D
基于IVC3的電氣控制方案中用了四個伺服，分別用于頂壓皮帶、#1標(biāo)站（正標(biāo)標(biāo)站），#2標(biāo)站（背標(biāo)標(biāo)站），#3標(biāo)站（脖標(biāo)標(biāo)站）。根據(jù)貼標(biāo)工藝要求，在直線貼標(biāo)時為了保證輸送瓶子的穩(wěn)定，頂壓皮帶運行時要與輸送板鏈保持同步。為了保證標(biāo)簽的平整性，標(biāo)站出標(biāo)速度應(yīng)該與板鏈的運行速度保持同步。
在圓瓶模式下貼標(biāo)時，為保障標(biāo)簽的平整，標(biāo)站出標(biāo)速度與橡膠輥（用步進(jìn)驅(qū)動）運行速度保持同步。為了實現(xiàn)標(biāo)站與板鏈，標(biāo)站與橡膠輥，頂壓皮帶與板鏈的同步要求，在方案中利用IVC3具有的電子齒輪/凸輪來實現(xiàn)同步功能。
四個變頻器分別用于驅(qū)動板鏈、分瓶器、理瓶器、滾標(biāo)四個部分運行。為了確保瓶子在進(jìn)入頂壓之前。瓶身不發(fā)生傾斜，理瓶器的運行速度也應(yīng)該與板鏈運行速度保持同步。理瓶器變頻器的運行頻率通過板鏈變頻器的運行輸出頻率給定，與板鏈的同步則是根據(jù)理瓶器與板鏈運行速度比通過調(diào)整理瓶器變頻器模擬量輸入的斜率來實現(xiàn)的。分瓶器和滾標(biāo)的運行速度需要根據(jù)瓶距自行調(diào)整，采用電位器進(jìn)行頻率控制，方便客戶操作。
系統(tǒng)邏輯中包含直線貼標(biāo)的邏輯控制和圓瓶模式的邏輯控制，可以通過HMI畫面中的功能按鈕來實現(xiàn)直線貼標(biāo)模式與圓瓶貼標(biāo)模式的切換。
采用電子齒輪/凸輪的控制方案，在標(biāo)站與板鏈的電子齒輪/凸輪功能觸發(fā)后，可以通過對板鏈的點動操作，實現(xiàn)標(biāo)站的點動?？梢愿鶕?jù)觀察標(biāo)簽與瓶子剛開始貼合時的情況，對標(biāo)站進(jìn)行調(diào)整，極大的縮短標(biāo)站的調(diào)試時間。
3.2 方案優(yōu)勢
1. 提升了設(shè)備整機的生產(chǎn)效率：采用IVC3運動控制系統(tǒng)化編程處理，直線模式下進(jìn)行貼標(biāo)時最大貼標(biāo)速度為5000-5300瓶/小時，在圓瓶定位/非定位貼標(biāo)時最大貼標(biāo)速度為3000-4000瓶/小時，大大提高了生產(chǎn)效率。
2.優(yōu)化程序及控制方式，大幅提升貼標(biāo)精度，最大誤差可控制在0.05mm內(nèi)。
3.售后維護(hù)更簡易，接線少，故障易排查。程序結(jié)構(gòu)簡潔，運動控制功能塊省略了小型編程PLC的大量計算工作，方便客戶的更改及維護(hù)。
基于電子齒輪/凸輪的控制方案，解決了客戶頂壓皮帶與板鏈同步調(diào)整比較難的問題。保證了頂壓皮帶與板鏈運行的同步性。利用電子齒輪/凸輪保證標(biāo)站與板鏈同步，提高了標(biāo)簽的平整性，提高了貼標(biāo)的精度。
