引言
　　枕式包裝機又稱接縫式裹包機，是一種臥式三麵封口
，自動完成製袋
、填充、封口、切斷、成品排除等工序的包裝設備，實際應用中，與相應衍生機種

、輔助機種相配合
，能實現食品、日用化工、醫藥等行業自動化生產線的流水包裝。適應的包裝物為一般塊狀、筒狀規則物品，無規則異形物品
，如：餅幹、蛋糕、化妝品、紙巾等。包裝成品的形式有單件包裝、集合包裝、帶托盤包裝、無托盤集合包裝等。
　　傳統的枕式包裝機橫封刀的運動曲線是由機械的凸輪來實現的
，機械加工、安裝複雜
，運行噪音大，效率低；如果使用伺服係統來實現電子凸輪功能，對於機械安裝、運行效率會有一定的提高。本文詳細介紹BWS的伺服控製係統：BWS-BBR輪切伺服控製器，BWS-BH係列異步伺服電機在包裝機中實現電子凸輪的應用。

1. 枕式包裝機的工藝簡介

　　枕zhen式shi包bao裝zhuang機ji的de送song膜mo和he進jin料liao是shi同tong步bu進jin行xing的de
，由you色se標biao檢jian測ce和he接jie近jin開kai關guan分fen別bie對dui送song膜mo和he送song料liao的de位wei置zhi進jin行xing檢jian測ce，薄bo膜mo經jing成cheng型xing器qi成cheng型xing後hou變bian為wei筒tong膜mo，並bing進jin行xing縱zong向xiang熱re封feng
，同tong時shi物wu料liao被bei送song進jin筒tong膜mo內nei，一yi起qi向xiang前qian經jing過guo橫heng封feng橫heng切qie部bu位wei，由you回hui轉zhuan式shi或huo往wang複fu式shi的de橫heng封feng橫heng切qie刀dao對dui筒tong膜mo進jin行xing橫heng向xiang封feng切qie
，輸shu出chu包bao裝zhuang成cheng品pin，具ju體ti工gong藝yi流liu程cheng圖tu和he工gong藝yi結jie構gou圖tu分fen別bie參can照zhao圖tu1、圖2：

圖1 枕包機工藝流程圖

圖2 枕包機工藝結構圖

2. 枕式包裝機自動化程度的發展

　　suizheshipinbaozhuangxingyedefeisufazhan，duileisizhenbaojizheyangdejixietichudeyaoqiushitigaobaozhuangsuduyujingdu
，quanmianbaozhuangpinguige
，caozuoquyurenxinghuayijishouhouweihuchengbenjiangdi。genjuzhenbaojidegongyibunankanchu，qikongzhizhongdianzaiyusongliao、送song膜mo以yi及ji橫heng封feng橫heng切qie軸zhou三san軸zhou的de配pei合he


，因yin此ci從cong第di一yi代dai枕zhen包bao機ji發fa展zhan至zhi今jin，主zhu要yao就jiu是shi對dui這zhe三san軸zhou的de控kong製zhi進jin行xing改gai進jin以yi滿man足zu行xing業ye不bu斷duan提ti升sheng的de要yao求qiu，從cong低di端duan到dao高gao端duan、從機械控製為主到電氣控製為主
，枕包機控製的發展主要經曆了以下幾個階段：
階段一：單變頻
　　使用一台變頻器加一台交流電機來工作，為了成比例的同時帶動橫封刀（加輸送機）跟(gen)包(bao)裝(zhuang)膜(mo)，需(xu)要(yao)一(yi)台(tai)無(wu)極(ji)變(bian)速(su)箱(xiang)來(lai)根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)的(de)膜(mo)長(chang)調(tiao)節(jie)膜(mo)軸(zhou)的(de)速(su)度(du)。從(cong)而(er)實(shi)現(xian)了(le)兩(liang)路(lu)速(su)度(du)的(de)輸(shu)出(chu)，但(dan)是(shi)無(wu)極(ji)變(bian)速(su)箱(xiang)會(hui)隨(sui)著(zhe)使(shi)用(yong)時(shi)間(jian)的(de)增(zeng)長(chang)出(chu)現(xian)磨(mo)損(sun)影(ying)響(xiang)使(shi)用(yong)精(jing)度(du)，因(yin)此(ci)有(you)他(ta)的(de)局(ju)限(xian)性(xing)。橫(heng)封(feng)刀(dao)的(de)運(yun)行(xing)曲(qu)線(xian)是(shi)由(you)機(ji)械(xie)凸(tu)輪(lun)來(lai)實(shi)現(xian)的(de)
，因(yin)此(ci)機(ji)械(xie)結(jie)構(gou)複(fu)雜(za)

，傳(chuan)動(dong)機(ji)構(gou)多(duo)。
階段二：單變頻+單伺服
　　使用一台變頻驅動橫封刀（加輸送機），一台伺服驅動包裝膜
，取消了無極變速箱。各部分運行獨立，由PLC控製器協調兩部分速度。橫封刀運動軌跡仍有機械凸輪實現。
階段三：雙伺服
　　原理同單伺服+單變頻，但其控製精度進一步提高。
階段四(目前最先進的控製方式,本文介紹重點)：三伺服
　　三個伺服分別驅動橫封刀
、包裝膜、gongliaoshusongji，hengfengdaodeyunxingguijiwanquanyousifulaishixian，quxiaojixietulun，jianhualejixiejiegou。sanbufendeyunxingsuduxuyaoyougaoxingnengdekongzhiqilaikongzhi
，yinciduiyukongzhiqideyaoqiubijiaogao，jingguoshiyandeBWS的伺服控製係統：BWS-BBR輪切伺服控製器

，BWS-BH係列異步伺服電機能完成這項功能，並且能提高包裝速度速度。

3. 三伺服枕式包裝機的詳細工藝及控製要求

　　三san伺si服fu枕zhen包bao機ji是shi在zai雙shuang伺si服fu枕zhen包bao機ji基ji礎chu上shang開kai發fa的de一yi種zhong高gao端duan枕zhen式shi包bao裝zhuang機ji，其qi技ji術shu核he心xin就jiu是shi用yong運yun動dong控kong製zhi器qi中zhong的de電dian子zi凸tu輪lun功gong能neng替ti代dai原yuan先xian的de機ji械xie凸tu輪lun

，完wan成cheng機ji器qi中zhong橫heng封feng橫heng切qie與yu拉la膜mo牽qian引yin以yi及ji送song料liao的de配pei合he，要yao求qiu橫heng切qie的de位wei置zhi能neng精jing確que地di定ding位wei在zai包bao裝zhuang袋dai的de色se標biao上shang，誤wu差cha範fan圍wei應ying小xiao於yu±2.5mm(根據色標寬度定)，速度一般能達到200包/分鍾。

3.1 機器的啟動檢測定位
　　由於在機器的整個運行過程中保持送膜、送料、hengfenghengqiezhoudeweizhizhunquefeichangzhongyao

，zhouyuzhouzhijiananzhaobaozhuangwuguigedebutongyoubutongdeweizhiduiyingdian

，yincizaijiqiqidongshijiuyinjiangsanzhoudeweizhijinxingxiaozhun，zhaodaoweizhiduiyingdianyibianjiqizhengchangyunxingshianzhaoduiyingdianjinxingjiancejiupian。

三軸的偏差檢測通過不同的傳感器進行：
送膜軸：膜的色標位置通過色標傳感器和伺服驅動器的編碼器分頻進行檢測。
送料軸：輸送帶的位置通過安裝在輸送帶的接近開關和輸送帶伺服驅動器的編碼器分頻信號位置檢測。
橫封橫切軸：橫封刀位置的檢測通過安裝在橫封刀上的接近開關和設定的橫封刀每轉的脈衝數進行檢測。

機器啟動時的檢測定位流程如圖3：

圖3 機器啟動時三軸的檢測定位流程

3.2 機器運行時的工藝及控製
　　啟動檢測定位完成後
，機器將進入正常運行狀態，其控製重點仍在於三軸的配合運行，工藝結構及控製圖如圖4：

圖4 三伺服枕式包裝機的工藝結構及控製圖

圖中所標的三軸的功能及控製要求分別為：

橫封橫切軸：
　　切割包裝膜，把每包包裝物分離
，並且熱封包裝口， 由(you)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)一(yi)對(dui)帶(dai)刀(dao)導(dao)輥(gun)旋(xuan)轉(zhuan)對(dui)包(bao)裝(zhuang)物(wu)進(jin)行(xing)橫(heng)封(feng)橫(heng)切(qie)，在(zai)橫(heng)封(feng)軸(zhou)旋(xuan)轉(zhuan)一(yi)周(zhou)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)，當(dang)轉(zhuan)到(dao)橫(heng)封(feng)過(guo)程(cheng)的(de)角(jiao)度(du)時(shi)，橫(heng)封(feng)軸(zhou)必(bi)須(xu)與(yu)主(zhu)軸(zhou)保(bao)持(chi)同(tong)步(bu)
，當(dang)轉(zhuan)到(dao)其(qi)他(ta)角(jiao)度(du)時(shi)，橫(heng)封(feng)軸(zhou)的(de)速(su)度(du)需(xu)要(yao)改(gai)變(bian)，橫(heng)封(feng)的(de)周(zhou)期(qi)時(shi)間(jian)與(yu)主(zhu)傳(chuan)送(song)帶(dai)送(song)入(ru)一(yi)個(ge)包(bao)裝(zhuang)物(wu)品(pin)的(de)時(shi)間(jian)相(xiang)同(tong)。
　　在這裏，我們將進行橫封過程的角度稱為同步角

，同步角的大小根據機械結構而定，目前使用最多的角度大小是66°左zuo右you。橫heng封feng軸zhou轉zhuan到dao同tong步bu角jiao時shi，必bi須xu與yu送song料liao軸zhou保bao持chi速su度du同tong步bu，而er轉zhuan到dao其qi它ta角jiao度du時shi
，需xu要yao加jia速su還hai是shi減jian速su，取qu決jue於yu橫heng封feng軸zhou固gu有you長chang度du與yu產chan品pin長chang度du之zhi間jian的de大da小xiao關guan係xi

，固gu有you長chang度du的de定ding義yi如ru圖tu5所示：

圖5 固有長度的定義

根據固有長度與產品長度之間的關係，橫封軸轉到同步角以外的角度時加減速控製要求入圖6所示：

圖6 橫封橫切軸控製速度要求

送膜軸：
　　帶(dai)動(dong)包(bao)裝(zhuang)膜(mo)，夾(jia)運(yun)，縱(zong)封(feng)軸(zhou)


，使(shi)包(bao)裝(zhuang)膜(mo)與(yu)包(bao)裝(zhuang)物(wu)同(tong)步(bu)，當(dang)包(bao)裝(zhuang)薄(bo)膜(mo)上(shang)需(xu)要(yao)色(se)標(biao)定(ding)位(wei)時(shi)
，必(bi)須(xu)在(zai)送(song)膜(mo)軸(zhou)的(de)控(kong)製(zhi)中(zhong)加(jia)入(ru)糾(jiu)偏(pian)，以(yi)防(fang)止(zhi)滑(hua)差(cha)導(dao)致(zhi)的(de)累(lei)計(ji)誤(wu)差(cha)，保(bao)證(zheng)橫(heng)切(qie)位(wei)置(zhi)準(zhun)確(que)如(ru)圖(tu)7：

圖7 正確的橫切位置

送膜軸的糾偏流程如圖8所示：

送料軸：
　　按(an)照(zhao)一(yi)定(ding)的(de)速(su)度(du)帶(dai)動(dong)包(bao)裝(zhuang)物(wu)，把(ba)包(bao)裝(zhuang)物(wu)送(song)入(ru)包(bao)裝(zhuang)膜(mo)中(zhong)，物(wu)料(liao)間(jian)的(de)間(jian)隔(ge)距(ju)離(li)是(shi)由(you)傳(chuan)送(song)帶(dai)上(shang)的(de)檔(dang)格(ge)分(fen)開(kai)的(de)，可(ke)以(yi)保(bao)證(zheng)物(wu)料(liao)被(bei)送(song)入(ru)包(bao)裝(zhuang)膜(mo)時(shi)位(wei)置(zhi)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)。但(dan)長(chang)時(shi)間(jian)連(lian)續(xu)運(yun)轉(zhuan)可(ke)能(neng)會(hui)因(yin)為(wei)機(ji)械(xie)損(sun)耗(hao)導(dao)致(zhi)偏(pian)差(cha)，因(yin)此(ci)送(song)料(liao)軸(zhou)也(ye)需(xu)要(yao)定(ding)位(wei)信(xin)號(hao)檢(jian)測(ce)進(jin)行(xing)實(shi)時(shi)糾(jiu)偏(pian)，其(qi)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)及(ji)糾(jiu)偏(pian)的(de)模(mo)式(shi)與(yu)送(song)膜(mo)軸(zhou)幾(ji)乎(hu)一(yi)致(zhi)

，隻(zhi)是(shi)檢(jian)測(ce)定(ding)位(wei)為(wei)信(xin)號(hao)采(cai)用(yong)了(le)接(jie)近(jin)開(kai)關(guan)，與(yu)主(zhu)軸(zhou)同(tong)步(bu)跟(gen)隨(sui)的(de)參(can)數(shu)也(ye)會(hui)有(you)所(suo)不(bu)同(tong)。

4. BWS的伺服控製係統：BWS-BBR輪切伺服控製器，BWS-BH係列異步伺服電機的介紹以及在三伺服枕包機中的應用

4.1BWS的伺服控製係統：BWS-BBR輪切伺服控製器，BWS-BH係列異步伺服電機 功能及特點描述
　　BWS-BBR係列是BWS伺服的飛剪型運動控製器，其特點就是可以進行靈活、快速的運動控製，適合需要8軸以下伺服控製且同步協調或跟隨要求高的包裝機械,如：多伺服枕包機、連續式立包機
、瓦楞紙生產線的送紙機構、全伺服臥式包裝機等。
BWS-BBR係列可實現的控製功能如表１所示：

表１　BWS-BBR的控製功能

BWS-BBR的性能特點有：
――根據並列分散處理性係統，從2軸到最大8軸穩定的運動控製周期（例：0.5～2ms）；
――內置直接控製脈衝輸入輸出/模擬量輸入輸出的高速周期處理型引擎（例：從輸入信息到控製輸出1個周期0.5ms～2ms）；
――軸控製間的控製周期的同步化、高速脈衝起動（最高25μs～）
、高速模擬量輸入輸出（40μs）
、高速計數器自鎖（30 μs）、高速浮動小數點演算等；
――模塊化構造，可將枕包機中的理料、飛剪等環節程序模塊化。

4.2 三伺服枕式包裝機的BWS伺服係統方案
　　對於三伺服枕式包裝機
，BWS-BBR是一款非常合適的運動控製器

，配合BWS伺服的整套係統產品，構成一套完善的控製係統

4.3 控製係統的關鍵點

4.3.1 主軸
　　如(ru)上(shang)所(suo)述(shu)，在(zai)三(san)伺(si)服(fu)滾(gun)刀(dao)式(shi)枕(zhen)包(bao)機(ji)中(zhong)，軸(zhou)和(he)軸(zhou)之(zhi)間(jian)的(de)動(dong)作(zuo)需(xu)要(yao)保(bao)持(chi)同(tong)步(bu)或(huo)相(xiang)互(hu)協(xie)調(tiao)，因(yin)此(ci)就(jiu)需(xu)要(yao)定(ding)義(yi)一(yi)根(gen)軸(zhou)作(zuo)為(wei)主(zhu)軸(zhou)，其(qi)餘(yu)軸(zhou)都(dou)以(yi)它(ta)為(wei)參(can)照(zhao)，進(jin)行(xing)同(tong)步(bu)跟(gen)隨(sui)或(huo)凸(tu)輪(lun)定(ding)位(wei)。
　　主(zhu)軸(zhou)可(ke)以(yi)用(yong)實(shi)際(ji)存(cun)在(zai)的(de)三(san)根(gen)軸(zhou)中(zhong)的(de)一(yi)根(gen)來(lai)定(ding)義(yi)
，也(ye)可(ke)以(yi)用(yong)虛(xu)軸(zhou)來(lai)定(ding)義(yi)，定(ding)義(yi)成(cheng)虛(xu)軸(zhou)的(de)優(you)勢(shi)在(zai)於(yu)可(ke)以(yi)省(sheng)去(qu)控(kong)製(zhi)器(qi)對(dui)主(zhu)軸(zhou)位(wei)置(zhi)的(de)判(pan)斷(duan)處(chu)理(li)時(shi)間(jian)。
　　由於BWS-BBR支持虛軸功能，因此在這裏我們定義一根虛軸為主軸。
　　本文中的虛軸實際上使用了一個MMP模塊的實際脈衝輸出通道（脈衝輸出2），設置方式如圖10：

圖10 MMP模塊設置圖

　　操作模式為絕對脈衝（環形模式），循環最大計數：30000。使用SPED指令直接輸出脈衝每到脈衝值到30000時自動清零。也就是每發送30000個脈衝相當於包裝一個包裝物，可以根據包裝速度計算出發送的脈衝頻率。

4.3.2 橫封橫切軸的位置控製
　　由於本設備使用電子凸輪代替了機械凸輪結構，其速度分為兩段速
，因此采用APR指令與PULS指令結合應用的方式對橫封橫切軸進行控製。
　　首先計算出橫封切刀的運行曲線跟虛軸脈衝的對應關係，對應關係如圖11所示：