枕式包装机知识

枕式包装机基础知识

横式包装机使用于以各种食品为首的医药品、杂货类、工业部件等的包装。下面介绍一下横式包装机的包装工序、基本构成、各种应用实例及各种功能。

何谓枕式包装机…

由于进行包装的袋的形态呈枕状，因此通常称作枕式包装。枕式包装机大致分为枕式与纵式型。图1.为枕式包装机。包装工序水平进行，因此称作枕式包装机。主要使用于固形物的个装及多个物品等的包装。另一方面，包装工程从上向下进行的装置则称作纵式包装机。纵式包装机使用于年糕、糖果、液体、粉袋、流体等的包装。在市场上可以见到各种包装商品，包装形态多种多样。众多枕式包装品是由枕式包装机包装的商品。

枕式包装机于1930 年代在美国得到开发，在日本国内真正开始生产已有46年的历史，这些包装机投入到了各种市场，得到了广泛利用。

枕式包装机的包装工序

图 2.表示枕式包装机的包装工序。根据包装的产品，事先设置好了包装用膜的尺寸。作为主要包装材料，使用塑料膜，有时也使用以纸及铝箔等为基材的膜。

膜由进料辊送出，在制袋器部分形成筒状袋。然后，膜的两端部呈合掌状，在中心密封部向膜的两端部施加热与

压力，并进行热粘着（热密封）。通过设置在制袋器前段（供应部）的供应传送装置，被包装物以一定间隔连续插入至呈筒状的膜内。

筒状膜内的被包装品通过上下按压传送带以一定间隔继续前进，在终端密封（也称顶部密封）装置向被包装物与被包装物的中间部膜进行加热，在进行加压热密封的同时，由切割机进行切割，结束包装工序。枕式包装机连续进行着上述一系列运转。

枕式包装机的包装工序

关于枕式包装机的基本构成，由如图 3.所示的各部分构成。

大多数机械由如下部分构成，供应搬运被包装品的“供应传送机部”、供应包装材料（膜）的“膜供应部”、进行膜制袋的“制袋部”、通过加热粘附制袋后膜两端中央部分的“中封部”、向前方搬运被包装品的“产品传送部”、加热粘附被包装品膜的同时切割的“底封部（端封）”、最后是将被包装品搬运至下一工序的“排出带”。

根据包装机械厂商，设计及形状有所不同，但是基本构成是相同的。

膜的打印模式调整

卷取成滚子状的膜按照一袋的长度打印?设计有商品名称、用途、期限、成分、使用注意事项等，一般情况下,表示长度的印作为“标记"进行打印。使用光电传感器检测这一打印的“标记",并根据膜的位置和终端密封器的时机,进行与膜的打印设计之间的位置控制。

制袋装置

制袋装置根据被包装品是否属于专用包装、还是兼用包装,制袋器的形状发生变化。

一般情况下,在专用包装中使用时,使用宽度及高度尺寸与被包装品尺寸一致的固定化的专用型制袋器,在兼用包装中使用时利用制袋器的宽度与高度能够根据被包装品的尺寸调整的制袋器。

一般情况下,量产机标准配备兼用型的制袋器,调整宽度与高度的机构根据各公司不尽相同。

中封装置

根据使用的膜及包装能力采用各种模型,这是一种通过从膜重叠部分的外侧施加压力与热来溶融、粘附膜内侧的装置。

图 4.为中心密封装置的一例。

(1)为条型,当膜重叠部分通过条式加热器之间时,通过热与加压滚子溶融粘附膜，

另一方面,(2)为旋转滚子型,从两侧通过加热滚子溶融粘附膜。

端封装置

热粘附呈筒状包装的被包装物的前后，同时进行切割的装置。具有各自的特点，根据用途分别使用。

终端密封装置包括面向高速包装的旋转结构与面向密封包装的往复式结构。图5为终端密封（顶部密封）结构。关于（3）的旋转方式，安装于上下轴的一对热密封器进行旋转，对膜进行热粘附的同时，反复进行切割，因此作为高速包装用途采用。具有结构简单、高速的特点，另一方面，受密封轴的影响，被包装品的高度受到限制，密封时进行划圆弧的瞬间密封，因此很难掌握向膜的加热时间，不易进行密封。

（4）的往复式是一种密封器向上下方向与水平方向进行椭圆移动运动的同时进行切割的结构。密封器的运动轨

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四伺服枕式包装机解决方案—四伺服枕式包装机解决方案知识

枕式包装机是食品、医药等包装行业

中应用比较广泛的一种包装机械，日

常生活中使用到大量的日常用品和

食品的包装大多是枕式包装机封装

而成。目前国内许多低端枕式包装机

功能简单，只能简单代替集体手工操

作，且产品功能单一性，存在低水平

重复开发、低价格拼杀的格局。在借

鉴了国外高级枕式包装机的先进理

念后，国内的轻工机械厂家根据市场的需求，采用OMRON的高级运动控制器CJ1W MCH71推出了高性能的国产包装机。

工艺描述：

往复式枕包机的四轴伺服是整个控制系统的核心，其功能分别为：

1.轴1(送料)：送料轴通过速度控制进行送料，检测到传感器1后判断是否

有包装请求，有的话继续进给，没有则停止等待。

2.轴2(送膜)：送膜轴为系统主轴，以速度控制方式送出包装膜，每次送膜

时通过色标传感器2作为检测每个膜长的触发信号，通过编码器采集实际膜长，从而能对机械滑差进行补偿。

3.轴3：张力控制轴跟随主轴运行，并可以实时调节同步速度比，从而控制

包装膜张力。

4.轴4：飞剪端封轴跟随主轴运行，以凸轮同步方式进行同步控制，并且可

以根据包装袋长度实时调节凸轮速度比。

工艺流程图：

工艺难点：

1.如果因为机器滑差或者张力调节适调导致的包装膜错位，从而导致在端封

轴没有在色标处端封，必须能够有自检能力进行色标追踪。

2.如果包装物在包装袋有滑动，必须检测出，从而防止误切，直到物料在包

装袋端封位置中。

3.如果包装袋中没有包装物，必须检测出，从而防止空切，直到物料在包装

袋端封位置中。

欧姆龙整体解决方案及其优势：

PLC：OMRON模块式PLC--CJ1系列

优势：

1.综合的快速处理，将机器的性能提高到最大限度。

2.支持FB(梯形图/结构化文本)与元器件连接性更好，开发率更高，维护性

更好，应用更广。

3.通过使用小型存储卡，即使在海外现场，也可以通过邮寄或者Mail实现快

速改变。

4.可以实现最多跨越8层网络，包括元器件层、控制器层和信息层的无缝信

息通信。

运动控制单元：OMRON总线式运动控制单元CJ1W-MCH71

优势：

1.在伺服驱动器和分布模块中使用高速MECHATROLINK-II伺服通讯，可通过

更少的配线实现多轴控制.伺服控制所需的限位开关和原点传感器置入伺

服驱动器内，进一步改善了多轴系统中的分布控制。

2.通过使用高速伺服通讯可设定运动程序、系统参数、系统数据以及驱动器

参数，并且可以通过在个人电脑上运行支持软件以读取这些参数。

3.支持位置控制、同步控制(电子齿轮、电子凸轮、跟踪装置)、速度控制以

及扭矩控制，应用广泛。

4.可以使用八个运动任务同时执行运动程序。

HMI：OMRON彩色触摸屏NS系列

优势：

1.具备丰富的画面种类

2.与欧姆龙控制器之间具有极强的兼容性

3.丰富的SAP程序库功能，与OMRON本厂的一些器件(如温控器)通信只需从

SAP库中将部件粘贴在画面上即可，不需要制作画面或梯形图

4.支持41个国家的语言，一个画面最多可显示16国语言

5.支持多达1000种配方功能

Servo：OMRON W系列伺服

优势：

1.具有定位时间短，定位精度高的特点。可以通过数据线与OMRON的伺服监

控软件Cx-Driver相连，可实现参数的快速设置以及伺服运行时性能的实时监控，帮助客户在故障产生时快速准确地找到问题所在。

2.可对应网络。分散控制、多轴、同步控制可通过省布线方式构筑。

Sensor：E3X-DAC光纤传感器

优势：

1.搭载彩色传感引擎，通过RGB三原色处理工件本身的色彩信息来达到检测

工件的目的

2.增强对抗工件检测现场实物产生抖动等偏差能力，减少由距离变化造成的

误动作判定的影响

3.采用白色LED，应对各种检测工件都无需更换光源，能够更简单、安心、

准确地进行检测

经过现场测试后，当系统采用2把飞剪端封滚刀，系统最大速度可以稳定达到200包/分钟，如果采用单把飞剪端封滚刀，系统最大速度可以稳定达到120包/分钟。

OMRON完善的产品体系几乎涵盖了整个枕式包装机上需要的所有工控产品，且每样产品既具有其自身的独立优势又具有本厂产品之间非常高的兼容性，客户在使用OMRON整套系统解决方案后不仅节省了工作量与开发成本，同时又大大提高了机械的整体性能。

机电产品用于自动枕式包装机

作者：中达电通济南分公司李晓伟

枕式包装机是食品、医药等包装行业中应用比较广泛的一种包装机械，日常生活中使用到大量的日常用品和食品的包装大多是枕式包装机封装而成。随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，给包装机行业带来了良好的发展机遇，应用范围也越来越宽广，同时对包装机的品质和生产效率也提出了更高的要求。

传统的枕式包装机主要采用差速齿轮箱的结构，优点是运行稳定；缺点是噪声较大，机械容易损坏，封装精度的调整很麻烦。随着微电子技术、计算机技术、传感器技术的发展，PLC技术日益成熟，应用也更加广泛。包装机主机系统采用PLC作为控制系统核心，可以使得包装速度高，定位准确，系统更加可靠、稳定，符合、满足现在包装的发展要求。

图1 包装机前视图

系统组成

枕式包装机主要完成成型、定位、包装和封口等功能。主要包括以下几个系统部分：

1.封切系统

枕式包装机的封切系统由横封刀（上、下）和纵封刀（左、右）组成，其作用就是对包装物进行横向和纵向的封装。

2.加热系统

系统需要对横封刀和纵封刀进行加热，并进行温度控制，采用台达温度表采集并控制封切刀的温度。

3.变频调速系统

变频器驱动横切刀达到封切的目的，其速度决定该包装机的包装速度。

4.纵封送料系统

纵封送料系统由伺服驱动送料辊与横切送料系统配合，根据包装膜的袋长等技术指标达到准确送膜并能达到封切准确（横切到包装膜的色标位置）的要求。

5.电气控制系统

电源采用单相220V/50Hz供电，主机的电气系统主要由PLC、变频器、伺服系统、人机界面等组成。并在横封刀轴上安装一个接近开关，位置为横切点；在送膜轴上装一光电开关，在包装膜上黑色光标通过时起作用；在纵封送料系统的主轴安装一个360线编码器，对袋长进行计长（通过PLC高速计数实现）。

电气控制原理

系统通过人机界面上对应划面设置袋长（包装膜两个光标之间的距离），袋长设定也可以通过启动系统袋长自动量测来实现。按下袋长自动量测按钮时，伺服系统以固定的速度启动，驱动纵封系统送料。当光电开关检测到包装膜的第一个光标的时候开始计长，当运行到下一个光标到来时停止计长，并把计算出来的长度显示到人机界面上。按下存储按钮时，就把该长度送进PLC，作为当前封切时包装膜的长度。

系统采用PLC通信方式采集变频器的命令频率F和输出频率H，通过求这两个频率的平均值（依此来避免采集单一输出频率时的延时），作为变频器的当前频率。通过计算得到电机的当前运行速度V，根据机械结构的传动比可以计算出当前横切刀的旋转速度R（转/分），作为送膜快慢的依据。

控制系统设计

系统的控制部分采用了台达PLC，并整合台达人机界面、伺服、变频器等来实现包装机的送料和准确封装，系统控制部分如图2所示。

图2 电气控制箱内部布置

其中，PLC是整个系统的核心，进行信号、资料处理，它的性能决定了整个系统的品质。系统选用了台达DVP-20EH，此机型具有三路AB相高速计数（其中两路单相频宽为200K）及两路高速脉冲输出（频宽为200K），具有强大的浮点数运算功能以及丰富的周边指令集。

人机界面用于参数的输入和控制命令的发出。系统选用了DOP-A57GSTD，其拥有16灰阶显示、高速的硬体结构, 可以实现在线/离线仿真，呈现给用户一个真正好用的、可规划的输入界面。

编码器用于提供位置的反馈信号，与变频器（选用台达AFD-015S23）、伺服系统（选用台达750W伺服控制器）、PLC构成一个闭环控制系统。

功能的实现

1.自动横切位置对准

通过点动（分别对横切刀和纵封送料点动）把横切刀正好切在包装膜的光标位置，然后按下教学模式开始按钮，伺服系统以固定的速度启动，驱动纵封系统送料。同时PLC开始计长，当运行到光标位置的时候，伺服送膜停止，并把当前计长数据送到人机界面当前页上。当按下相对位置存储时，PLC以当前的相对位置进行包装。

2.手动横切位置对准

手动操作时，可以直接在人机界面上输入相对位置；在运行的时候可以通过运行画面中的左移和右移数值输入按钮直接调整切刀位置。

3.封切跟踪功能

设备在运行时，横切刀每运行一周，切点接近开关就通过PLC外部中断一次，采集当前编码器计数值，并与PL C中存储的相对位置进行比较，根据差值的大小和正负，来计算出PLC所发出命令脉冲的频率。

横封刀机构

4.其他功能

通过面板或者人机界面可以实现启动、停止、送料点动、切刀点动、整机点动等功能，在运行的时候，可以检测当前运转速度、记录加工数量，并可实现清零。

台达智能型A2伺服在高速枕式糖果包装机的

应用

收藏此信息推荐给好友2009-10-29 来源：中达电通股份有限公司

摘要：本文介绍了台达自动化产品在高速枕式包装机中的系统解决方案，尤其是台达ASD-A2智能型伺服驱动器内建的电子凸轮，高速脉冲抓取、比较，以及参数自行写入功能的在系统方案中的应用，以及电子凸轮曲线的设计规划。台达A2智能型伺服在枕式包装机的应用，使得国内糖果包装机的速度得到了很大的提升，经实际生产测试，可实现每分钟1200包的速度，这一成功应用证明台达在包装业已有了成熟的解决方案，同时也说明国内糖果包装技术跨入了一个更高的水平。

关键词：电子凸轮飞剪同步抓取修正轴高速抓取ASD-A2

枕式包装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。枕式糖果包装机主要用于圆形或方形奶糖的包装。

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；由于机械的局限性，其包装速度仅能达到600颗/分钟，随着行业竞争的日益激烈，以及人力成本的增加，包装设备自动化程度以及包装速度要求越来越高。要实现高速包装，整个控制系统的响应和处理速度要求更加苛刻，传统的控制器已经难以满足要求，以往包装裁切所使用继续诶凸轮必须采用伺服的电子凸轮来替换。台达A2高性能智能伺服控制器除内建电子凸轮功能外，32为高速DSP处理核心，内建高速脉冲抓取、比较，高速运动控制功能，完全可以实现包装设备高速的工艺要求。

针对包装行业所专门开发的飞剪电子凸轮模型，同步抓取修正轴功能内嵌于A2伺服控制器内。功能齐全，编辑简单的伺服编辑软件ASD-A2 SOFT,人性化的接口设计，得心应手的快捷菜单，使得整个系统的设计规划轻而易举，随手可得，大大减少了调机时间。

设备原理

糖果经圆形盘整理后，进入直线链钩机构，被链钩送进包装膜内，然后进行纵封和横封包装，以完成成品裁切。具体结构如图1所示

工艺流程

枕式包装机的送膜作为系统主轴。切刀和送料跟随主轴运作，送料和横切伺服控制器直接抓取膜位色标信号进行位置检测，以确定送料和的位置，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2、图3

系统配置

此系统包括PLC,HMI，伺服以及温度控制模块，由于台达ASDA-A2伺服控制器内含电子凸轮功能，三台伺服即可完成送膜，送料以及裁切工艺，PLC只需做I/O控制，大大节省了上位机的昂贵成本，程序的规划也更加简单，台达解决方案之系统电气控制如图4所示，详细配置如表1所示；

系统电子凸轮规划设计

Delta ASD-A2伺服内建PR(内部位置控制模式)模式，PR模式下，内建64段定位程序，不仅可以实现原点复归，位置控制，定速控制，还具有位置和速度插断，重叠功能，参数写入，定位程序段之间的跳跃和调用，同时具有电子凸轮功能，高速抓取(capture)和比较(co mpare)功能，所以切刀轴和链钩轴的原点复归

无需上位机的参与，即可完成，其主要pr规划如下

横封切断轴飞剪曲线设计

Delta ASDA-A2伺服控制器内建飞剪凸轮模型，如图6所示；所以使得飞剪电子凸轮曲线的设计简单易行，利用ASD-A2 PC soft所提供的E-CAM EDITOR功能，调试着只需将机械参数输入下图红色方框内的对应位置，ASDA-A2 PC soft将会自动生成飞剪曲线。考虑到不同包装膜的热封难易程度，在裁切区设立同步区。同步区为50°，如图7所示

高速枕式糖果包装机伺服色标补偿功能

A2伺服控制器内建同步抓取修正轴功能（即传统的色标自动补偿功能），伺服控制器利用内建的高速脉冲抓取功能，通过色标光电抓取主动轴两次色标间的脉冲数目，与伺服控制器

内部用户所设定的理论裁切量（P5-78的设定值）通过compare功能做比较，根据同步修正的修正率（P5-80）对两者之间的误差值（P5-79）做修正，伺服控制器最终依据修正后的脉冲命令（P5-77）运行。其修正原理如图11所示，生产规格(膜长)更换调机时，只需将裁切偏差量通过HMI给伺服控制器，2~3刀之后，便可获得精准的裁切精度，大大减少了试车过程中的包装膜浪费。ASD-A2的同步抓取修正轴参数设定流程如图12所示

HMI建立飞剪曲线功能

ASD-A2伺服控制器飞剪曲线的建立，除了利用PC软体所提供的ECAM EDITER建立外，还提供更加便捷的曲线建立方式，即HMI飞剪曲线建立功能。其HMI规划如图，用户只需在装机时将设备机械结构参数输入HMI，通过HMI宏指令便可控制伺服控制器实现飞剪曲线的建立，如需生产规格变更，用户只需输入裁切长度，飞剪曲线便可自动变更。