CN102114925A - 一种包装机封口系统控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种包装机封口系统控制装置，包括输入机构、控制机构、驱动机构、运动机构、调节机构和检测机构，其中，控制机构的输入端连接输入机构的输出端，输出端连接驱动机构，根据输入机构的控制命令控制驱动机构的动作；运动机构与驱动机构连接，在驱动机构的带动下进行位移，完成封口的功能；调节机构连接在输入机构和驱动机构之间，根据输入机构的输入数据改变驱动机构的运动参数，调整扭矩压力大小；检测机构用于采集运动机构的位置信息，并送入控制机构，控制机构则根据运动机构的位置将位置控制方式改变为扭矩控制方式。此种控制装置可提高包装机的封合强度，提高设备运行的柔性度。本发明还公开一种基于前述控制装置的控制方法。

Description

一种包装机封口系统控制装置和方法

技术领域

本发明属于自动控制领域，特别涉及一种立式包装机封口系统的控制方法及控制装置。

背景技术

早期的包装设备封口系统采用气缸压合的控制方式，是利用气动方式来控制封口的压力质量的，由于此种控制方式的误差较大，因此渐渐被伺服电机控制方式所取代。目前伺服电机控制方式已成为常规的控制方式，常规的一般伺服驱动控制方式是采用伺服电机作为驱动机构，驱动运动机构完成封口动作，使用一个控制机构（如可编程控制器）采用直接指令输出脉冲频率控制方式，使得伺服电机在设定速度下、运行到固定的位置后停止，此时运动机构恰好运动至需进行封口的位置。然而，这种伺服电机控制方式比较单一，对封口成型的质量不能保证，而且容易对封口烫块造成撞击，产生机械噪音，运行动作不协调，产品封合强度不高，使得整个设备运行的柔性度不高。

基于以上考虑，本发明人针对现有的封口系统控制方式及控制装置进行深入研究，利用伺服电机扭矩控制原理进行力矩大小的控制和检测，以确保设备成型的精度，本案由此产生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对前述背景技术的缺陷和不足，提供一种包装机封口系统控制装置和方法，其可提高包装机的封合强度，提高设备运行的柔性度。

本发明为解决上述技术问题，所采用的解决方案是：

一种包装机封口系统控制装置，包括输入机构、控制机构、驱动机构、运动机构、调节机构和检测机构，其中，控制机构的输入端连接输入机构的输出端，输出端连接驱动机构，根据输入机构的控制命令控制驱动机构的动作；运动机构与驱动机构连接，在驱动机构的带动下进行位移，完成横向封口的功能；调节机构连接在输入机构和驱动机构之间，根据输入机构的输入数据改变驱动机构的运动参数，调整扭矩压力大小；检测机构用于采集运动机构的位置信息，并送入控制机构，控制机构则根据运动机构的位置将位置控制方式改变为扭矩控制方式。

上述驱动机构包括伺服驱动器和伺服电机，伺服驱动器与控制机构连接，接收控制机构的控制命令，并据此驱动伺服电机的动作；伺服电机与运动机构连接，带动运动机构位移。

上述检测机构采用接近开关，固定于运动机构平移方向的下方。

一种包装机封口系统控制方法，包括如下步骤：

（1）通过输入机构启动控制机构和调节机构，系统自检，确认正常无故障；

（2）通过输入机构输入控制命令，控制机构接收该控制命令，根据运行的条件和参数进行计算，向驱动机构输出控制信号，启动驱动机构带动运动机构平移；

（3）检测机构实时采集运动机构的位置信息，并送入控制机构；

（4）控制机构判断运动机构是否到达预定的位置，该预定的位置是指：在位置控制模式运行中，检测机构检测到上升沿信号；当控制机构确认运动机构到达前述位置时，对驱动机构改为采用扭矩控制方式，直至保持的预定时间到达；然后控制机构控制驱动机构带动运动机构返回原点位置。

采用上述方案后，本发明改变传统的控制方式，而采用先位置控制方式再扭矩控制方式的方案，可以根据不同的产品包材快速自动调整封口压力强度，保证包装产品的质量和设备的稳定性，减少设备运动部件接触的撞击噪音，避免机械零件的磨损，大大提升了包装机械的使用寿命，给用户降低使用的维护成本，节约客户的资金投入。

附图说明

图1是本发明所提供控制方法的流程图；

图2是本发明所提供控制装置的整体架构图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的工作过程和有益效果进行详细说明。

首先参考图2所示，本发明提供一种包装机封口系统控制装置，包括输入机构1、控制机构2、驱动机构3、运动机构4、调节机构5和检测机构6，其中，输入机构1可使用触摸屏，供操作者输入控制命令、设定运行参数等；控制机构2可采用可编程控制器，其可接收来自输入机构1的控制命令，控制驱动机构3的动作；驱动机构3包含伺服驱动器31和伺服电机32，其中，伺服驱动器31与控制机构2连接，接收控制机构2的控制命令，并据此驱动伺服电机32的动作；运动机构4在伺服电机32的带动下进行位移，完成横向封口的功能；调节机构5的输入端连接输入机构1，输出端则与驱动机构3连接，可根据输入机构1的输入数据改变驱动机构3的运动参数，调整扭矩压力大小；检测机构6可采用位置开关，固定于运动机构4平移方向的下方，用于采集运动机构4的位置信息，并送入控制机构2，控制机构2则根据运动机构4的位置来改变控制方式。

再请参考图1所示，是本发明一种包装机封口系统控制方法的流程图，包括如下步骤：

（1）通过输入机构1启动控制机构2和调节机构5，系统自检，自检内容有控制机构2的硬件和程序储存、驱动机构3的硬件和通讯信号、检测机构6的正常检测等，确认正常无故障；

（2）通过输入机构1设定运行参数，并由调节机构5改变驱动机构3的运行速度匹配参数和压合时间参数（单位：毫秒），压合时间设定越大，单个周期循环的时间就长；另外，驱动机构3本身已预先定义好伺服电机运动的频率、控制模式、指令脉冲输入模式、惯量比等；

（3）通过输入机构1输入控制命令，控制机构2在接收到该控制命令后，根据运行的条件和参数自动进行计算，通过控制伺服的专用指令输出连续的控制信号，必须使用专用接口（驱动器转矩模拟量输入连接器）连接到驱动机构3，启动驱动机构3，驱动机构3通过联轴器和连杆部件带动运动机构4平移；

（4）检测机构6实时采集运动机构4的位置信息，一旦运动机构4通过检测机构6的上平面，被检测机构6检测到信号后送入控制机构2，控制机构2会自动采集该信号并执行相应程序；

（5）控制机构2判断运动机构4是否到达预定的位置，该预定的位置是指：在位置控制模式运行中，检测机构6检测到上升沿信号，此时横封压合还未形成扭矩力作用；当控制机构2确认运动机构4到达前述位置时，对驱动机构3改为采用扭矩控制方式，封口系统压紧后电机扭矩达到设定的力矩大小，如最大电机的极限扭矩为N，比如我们设定N/2的扭矩，电机达到N/2时会保持该扭矩大小不变，直至保持的预定时间到达，该预定时间依据输入机构1设定的横封压合时间参数，依据不同的包装材质而定，一般采用几百毫秒以上的时间，以包材封口的密封牢固、美观平整为标准；然后控制机构2会控制驱动机构3带动运动机构3返回原点位置，重复进行下一件产品的封口动作。

Claims (4)

1.一种包装机封口系统控制装置，其特征在于：包括输入机构、控制机构、驱动机构、运动机构、调节机构和检测机构，其中，控制机构的输入端连接输入机构的输出端，输出端连接驱动机构，根据输入机构的控制命令控制驱动机构的动作；运动机构与驱动机构连接，在驱动机构的带动下进行位移，完成封口的功能；调节机构连接在输入机构和驱动机构之间，根据输入机构的输入数据改变驱动机构的运动参数，调整扭矩压力大小；检测机构用于采集运动机构的位置信息，并送入控制机构，控制机构则根据运动机构的位置将位置控制方式改变为扭矩控制方式。

2.如权利要求1所述的一种包装机封口系统控制装置，其特征在于：所述驱动机构包括伺服驱动器和伺服电机，伺服驱动器与控制机构连接，接收控制机构的控制命令，并据此驱动伺服电机的动作；伺服电机与运动机构连接，带动运动机构位移。

3.如权利要求1所述的一种包装机封口系统控制装置，其特征在于：所述检测机构采用位置开关，固定于运动机构平移方向的下方。

4.一种基于如权利要求1所述的包装机封口系统控制装置的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）通过输入机构启动控制机构和调节机构，系统自检，确认正常无故障；

（2）通过输入机构输入控制命令，控制机构接收该控制命令，根据运行的条件和参数进行计算，向驱动机构输出控制信号，启动驱动机构带动运动机构平移；

（3）检测机构实时采集运动机构的位置信息，并送入控制机构；

（4）控制机构判断运动机构是否到达预定的位置，该预定的位置是指：在位置控制模式运行中，检测机构检测到上升沿信号；当控制机构确认运动机构到达前述位置时，对驱动机构改为采用扭矩控制方式，直至保持的预定时间到达；然后控制机构控制驱动机构带动运动机构返回原点位置。

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