1 隨動式智能灌裝機機體介紹

　　隨動式智能灌裝機采取的控制方案是禾川Q1PAC+X3EB總線伺服。機體主要由來料分瓶、線寬及灌高調(diào)整、平移灌裝、液嘴升降、推活塞、輸送線、液儲罐組成。分瓶部分根據(jù)控制分瓶軸和理料輸送線的速度差把來瓶分出所需要的間距;線寬及灌高調(diào)整部分根據(jù)瓶徑及瓶高的不同，自動調(diào)整線體寬及機架高度;平移灌裝部分主要作用是帶著罐頭機構同步平移跟隨瓶子灌裝液體。液嘴升降是指配合液面高度自動調(diào)整液嘴高度，以改善灌裝效果;推活塞部分主要作用是負責從液體存儲罐抽出罐液， 根據(jù)多段速控制把液體通過管道打進灌裝頭。理料輸送線主要是完成料瓶的輸送作用，承擔起控制主軸角色。液體存儲罐根據(jù)液位傳感器來控制罐液的存儲。

　

圖 1 禾川 Q1 PAC

圖 2 隨動式智能灌裝機

　2 隨動式智能灌裝機關鍵工藝分析

　　隨動智能灌裝機的關鍵工藝是跟隨，即灌裝頭嚴格與輸送帶保持實時同步，實現(xiàn)灌裝頭與輸送帶嚴格同步的方法是通過控制器電子凸輪功能實現(xiàn)。如圖3所示方法，即當進瓶傳感器檢測到瓶子時，系統(tǒng)即刻鎖存當前輸送帶位置，當輸送帶當前位置-鎖存位置=灌裝頭到進瓶傳感器距離時，即瓶子到達灌裝頭位同步條件滿足，以輸送帶作為主軸通過電子凸輪帶動從軸灌裝頭做同步運動，當灌裝頭軸從加速區(qū)到達同步區(qū)后，活塞開始推料液體從灌裝頭流入容器，當活塞推料行程到達時，灌裝頭軸脫離與輸送帶的同步停止運動，然后活塞與灌裝頭返回啟動位，等待下一個工作信號的到來。

　

　圖 3 采用編碼器反饋輸送帶位置方法

　　3 隨動式灌裝機效率影響因素分析

　　灌裝機的生產(chǎn)效率通常定義為每分鐘灌裝完成的產(chǎn)品數(shù)，直觀來說就是經(jīng)過輸送帶瓶子的數(shù)量。從人的直接感觀效果來說，通常第一認知是輸送帶運動速度越高，產(chǎn)量越高，但從機器整體運行分析隨動式灌裝機是活塞定位、灌裝頭與輸送帶同步平移運動的統(tǒng)一協(xié)同。機器的工作步序是輸送帶做連續(xù)運動，灌裝頭根據(jù)檢瓶信號做跟隨同步運動， 同時灌裝頭進入同步區(qū)后活塞進行推料定位， 推料結束即灌裝完成后灌裝頭停止運動， 系統(tǒng)回歸啟動工作位。

　　整個流程中最核心的工序是灌裝頭同步后“活塞推料”，活塞推料灌裝嘴出液系統(tǒng)灌裝進行中，活塞推料完成灌裝嘴脫瓶停止跟隨，因此活塞的運動時間決定著灌裝頭的同步時間。活塞的推料時間與灌裝頭的運動時間是一致的，灌裝容量不變，如將輸送帶的速度調(diào)高，那么灌裝頭行程+=灌裝頭時間*(灌裝頭速度+)，灌裝頭走的行程長了返回時間必然增加且對運動區(qū)間有硬性要求，因此改變單一的輸送帶的速度對整體灌裝效率并無意義，由上分析，提高機器工作效率的最佳方法是提高“活塞推料速度”，推料時間減少，灌裝頭運動時間減少，機器整體效率提高。而圍繞著機器效率的核心，“活塞推料速度”所必然伴隨的是液體的壓力效應，推料速度越快意味著在單位時間內(nèi)經(jīng)過同一橫截面的液體越多，即液體流量越大， 液體的壓力越大，液體越具有沖擊力;試想一個灌裝頭每秒出液1KG，可想而知此時液體的壓力。高速的液體碰到灌裝瓶會產(chǎn)生濺液，因此為了保持生產(chǎn)的穩(wěn)定性就要抑制濺液。抑制濺液的本質是減低液流的壓力，即一般通過調(diào)節(jié)活塞運動速度實現(xiàn)，故濺液是影響機器整體效率的首要因素。在保證機器不濺液穩(wěn)定運行的前提下，應盡可能提高活塞運動速度，減少灌裝時間，提高機器整體效率。其次才是根據(jù)灌裝頭行程調(diào)節(jié)相適應的輸送帶速度。

圖 4 主從軸高精度高速同步電子凸輪的實現(xiàn)

圖 5 隨動式灌裝機人機操作界面

　　4 隨動式灌裝機抑制濺液方法

　　高速流動下的液體必然產(chǎn)生強烈的沖擊力，這是物質的物理屬性，難以通過控制方法改變，但是可以根據(jù)液體在不同外部環(huán)境下做出與之相適應的控制工藝。通常可以把整個灌液流程分為低灌段、中灌段、高灌段3個階段，低灌段是液流直接與瓶子底部進行不同質沖擊，液流與瓶子容易產(chǎn)生較大的壓力波，此段速度不宜太高;當瓶子底部有一定液體即可進入中灌段，中灌段速度最高行程最大是灌裝的主要行程，當液體快到達瓶子頂部時，此時應降低速度防止濺液。低中高3個灌段對應著與之相應的行程比例并可根據(jù)實際情況進行調(diào)節(jié)。其次可以通過管道設計或減壓灌裝嘴適當調(diào)節(jié)液流壓力，提高灌裝速度。

圖 6 禾川智能灌裝機解決方案

　　5 總線型個性化定制解決方案分享

　　消費需求的變化正在使得生廠商和服務商改變傳統(tǒng)模式，市場逐漸走向消費者為導向的創(chuàng)新型道路，柔性快速的供應鏈正在成為企業(yè)的關鍵競爭力。多樣化生產(chǎn)場景形成了多樣化的生產(chǎn)需求，滿足個性化定制需求是新制造的核心競爭力，浙江禾川科技股份有限公司能夠為客戶提供全方位的自動化核心零部件與整體解決方案，滿足廣大設備廠商對定制化解決方案的需求。

　　禾川灌裝方案主要通過禾川Q1 PA C與X3EB總線伺服實現(xiàn)，Q1 PAC是一種多功能總線型控制器，支持EtherCAT、CANopen、Modbus RTU、 ModbusTCP 多種通信協(xié)議，本體自帶16對高速脈沖IO，可用于編碼器高速輸入、步進、脈沖伺服的控制。通過Q1， 客戶可以選擇多樣化的電氣配置，如輸送帶采用伺服電機、變頻器+普通電機+編碼器、步進電機+編碼器等，并能根據(jù)客戶需求提供整體的定制解決方案，滿足生產(chǎn)現(xiàn)場對個性化的需要。

　　禾川總線方案能精確判斷、智能選瓶、精確灌裝，高速高精度實現(xiàn)同步跟隨、灌液體積實時可調(diào)、多段速控制罐液、異常不灌液、瓶子不同規(guī)格灌液、多級配方選擇與保存、減少重復操作，操作清晰、簡單易用、功能全面， 并能實時根據(jù)生產(chǎn)需要進行功能優(yōu)化。