您現在的位置:新聞中心 >> 新聞動態 >> 異形易開蓋刻線補涂的數控技術應用

異形易開蓋刻線補涂的數控技術應用

日期:2013年4月23日 17:49

  引言
  易開蓋是食品罐頭加工行業中金屬罐頭用蓋。易開蓋產品工序雖然很多,但是一般都包括:鐵皮→基礎蓋成型→拉環組合成型→后處理工序→成像視覺檢測→集蓋包裝。易開蓋有圓形和非圓形兩大類,異形易開蓋是指非圓形易開蓋,如橢圓形、方形、馬蹄形等。
  易開蓋是用于罐頭封蓋和開啟之用,顧名思義,在食用時應容易開啟,故在加工蓋子時蓋面上預刻有一條一定深度的刻痕,并鉚有拉環,這樣開啟時蓋子能沿著刻痕完全拉開。出于罐頭食用安全的緣故,要求蓋子在食品包裝在罐內后到食品食用完前不能有生銹、腐蝕,所以用來做易開蓋的馬口鐵材料一般都事先要進行涂覆工藝處理,即在馬口鐵材料的表面涂上一層耐腐蝕的涂料,這樣蓋子在包裝食品過程中就不會生銹、腐蝕。但是刻痕線的加工無疑要破壞了蓋子上面的這層涂膜,所以蓋子必須在刻痕線之后進行補涂工藝處理。為了能最大開口地把罐頭打開,一般刻痕線的軌跡與蓋體外形軌跡類似,是蓋體外形軌跡向內的等距線,所以圓形的易開蓋刻痕線是圓形的,異形易開蓋刻痕線的軌跡也是其該異形的相似形。
  從傳統的刻線補涂技術及工藝方法介紹入手,分析其存在的局限性和不足; 針對補涂工藝的改進和裝備優化,介紹了新型數控異形易開蓋刻線補涂技術的應用原理和良好的使用性能。
  1 傳統的刻線補涂技術
  用來刻線補涂的材料一般有酚醛樹脂涂料、環氧-酚醛樹脂涂料、丙烯酸樹脂涂料和鋁膏等,這些種類的涂料具有耐腐蝕性、良好的附著性、柔韌性、無毒、無味,符合食品衛生安全要求,另外,對于貯藏、輸送涂料的容器、管道來說,也要求有較高的耐腐蝕性,且易拆卸、易清洗。
  用來刻線補涂的涂料由于其特性以及刻線的截面形狀等原因,所噴出來的涂料的截面形狀一般是扇形的而不是柱形的,即有方向性的,所以對圓形易開蓋來說刻線補涂工藝一般都是噴槍不轉動,蓋子轉動,這樣噴出來的涂料補涂在蓋面上看上去是一圈較均勻的圓環,也較美觀。
  對于異形易開蓋來說,由于其刻線的不規則性,刻線補涂工藝相對較復雜,傳統的異形易開蓋的刻線補涂工藝的完成主要有以下幾種方法:
  人工刷涂  直接由工人在蓋面上用手工將涂料補涂在一圈刻線上。這種補涂方式工藝簡單,勞動強度大,工作效率低且不利于涂覆層的均勻度,只適用于批量特別小、投入產出比不高或不常用的蓋型中。
  純機械方式  用機械方式完成異形易開蓋的補涂必須有以下幾個步驟:加蓋→分蓋→送蓋→蓋定位→蓋上頂→蓋轉動(蓋不轉動)→噴槍平動(跟隨)補涂→蓋下降→蓋送走。除了加蓋用手工完成外,其余的每個步驟都要用傳統的機械設備自動實現,且每個步驟之間的動作要求相互協調,相互配合,同步性好,不能有一個動作掉鏈,也不能有一個動作超前。用純機械方式完成異形易開蓋的補涂工藝,機器結構很復雜,動力傳動在立體空間縱橫交錯,有很多步驟要用偏心輪、凸輪來完成,如間歇分蓋、間歇送蓋要用X 軸向的偏心輪來實現,蓋上頂與蓋下降要用Y軸向的升降凸輪來實現,而完成噴槍平動(跟隨) 動作的是雙層的成型凸輪轉動機構。偏心輪與升降凸輪根據送蓋步距與升降行程容易設計與加工,且對于不同蓋型、不同機型,只要送蓋步距與升降行程設計成一樣,偏心輪與升降凸輪都可以通用,而完成噴槍平動動作的雙層成型凸輪,是根據蓋型中刻線的軌跡來設計的,不同的蓋型成型凸輪就不一樣,對成型凸輪的加工精度要求也比較高,因為成型凸輪加工稍有偏差,所走的軌跡就不一樣,噴槍所噴出的涂料就不一定補在刻線上,相應的蓋子的產品質量就達不到要求,調試和安裝起來非常麻煩,異形易開蓋因其蓋型的非標性,一種蓋型的產品需求量相對來說并不是很大,而結構這么復雜、如果機器產量不高,生產效率就很低,不同蓋型共用一臺的話,換蓋型時要更換蓋型備件(成型凸輪),且更換蓋型備件特別麻煩,產品換型困難,并且隨著使用時間的推移,機械的磨損會影響到同步的精度,后期維護費用很高,所以純機械方式的異形易開蓋補涂機比較適用產量較大,不用換蓋型的異形易開蓋產品的生產。
  機械方式與數控技術的結合  用機械方式與數控技術的結合來完成異形易開蓋補涂工藝的各個步驟,即用機械方式完成加蓋→分蓋→送蓋→蓋定位→出蓋等動作,而用數控系統及伺服驅動技術來替代完成原來復雜的齒輪和傳動軸變換的動力輸送執行機構和凸輪傳動過程,利用電子凸輪取代傳統的機械式凸輪,將各個執行單元更換為伺服電機直接驅動機構,進行速度同步控制和位置控制,實現三維軌跡自動補涂,即(X軸與Y軸的聯動合成) 和噴槍(Z軸) 的上下運動。
  目前,采用數控技術的控制方法在國內易開蓋行業的生產裝備中很少應用。以下將詳細介紹這種異形易開蓋刻線補涂工藝的數控技術。
  2 異形易開蓋刻線補涂的數控技術應用
  2.1 方案設計
  用機械方式與數控技術的結合來完成異形易開蓋的補涂工藝,機械方式只需完成加蓋→分蓋→送蓋→蓋定位→出蓋等動作,加蓋仍用手工完成,而分蓋→送蓋→蓋定位→蓋送走等一系列動作只需一只偏心輪或一只間歇分度器即能完成,機械設計變得非常簡單,而完成軌跡補涂(包括X軸與Y軸的動作合成、噴槍的上下升降運動等復雜動作) 都由數控系統來完成。
  以異形蓋T501為例,具體尺寸如圖1所示,其工藝要求如下:


  圖1 T501橢圓蓋尺寸

  X軸為水平軸,通過伺服電機直接驅動滾珠絲桿,帶動噴槍左右運動,X軸運動區域長度為100mm。
  Y軸為垂直軸,同樣通過伺服電機直接驅動滾珠絲桿,帶動噴槍前后運動,Y軸運動區域長度為300mm。
  Z軸為上下升降軸,當定位完成后,Z軸向下移動到蓋子刻痕上方附近,啟動噴槍電磁閥,開始進行注噴動作,當XY兩軸軌跡聯動完成后,結束注噴動作,上升到原來零點位置,Z軸伺服單動即可,運動區域長度為100mm。
  A點作為伺服系統的工作原點,X、Y軸運行軌跡為A-B-C-D-A-E-A,噴涂噴槍采用電子槍,工作區間為A-B-C-D-A-E,噴涂結束后,Z軸回升,X、Y、Z軸快速返回到工作原點A,等待下一個蓋子定位信號的啟動觸發,如此反復循環。

  工藝控制過程如圖2所示:

  圖2 補涂工藝控制過程

  2.2 數控系統的選用
  數控系統選用臺達的PUTNC-H6C,其主要特點: 開放式的系統架構,最大響應速度500KPPS編碼器反饋,能夠滿足快速定位的需求,除具有線性插補等運動控制外,還能夠進行畫面顯示、參數設定、程序編輯、PLC邏輯控制等,可應用到各類產業機械和自動化設備上[3]。
  交流伺服驅動器則采用臺達-A系列驅動器ASD-AB,具有位置P-CURVE和速度S-CURVE平滑功能,可以對運動命令進行平滑處理,使電機產生連續的速度和加速度,可以很好地改善電機加減速的特性,在機械結構的運轉上也更加順暢平滑。
  X軸/Y軸滑臺絲桿的螺距為5mm,X軸/Y軸伺服編碼器分辨率通過電子齒輪比功能設定為100000ppu。X軸伺服和Y軸伺服要求具有兩軸插補功能,由于轉速快,行程短(如T501橢圓蓋的軌跡線周長為300mm,其中長軸為130mm,短軸為65mm) ,轉動慣量較大,響應時間要求快,故伺服傳動機構采用聯軸器直聯,盡量調快伺服的響應時間,調短整定時間。將伺服系統所具有的高精度、穩定性,響應性和對負載變化自適應能力充分發揮出來,優化了驅動系統的聯動特性,使整套驅動系統發揮出理想的機械性能。

  基本配置圖如圖3所示[4]:

  圖3 數控系統基本配置

  控制器內存有512K存儲空間,基本G代碼編程,配合標準的CNC鍵盤或CAD/CAM ,經USB或計算機RS232C接口輸入即可,因為是數控系統,當運行軌跡改變時,只需事先把不同蓋型及其運行參數的控制程序存儲在控制系統內,在LED屏的面板上設置蓋型選擇開關(如圖4) ,點選后控制系統即會調用相應的控制程序,按選用的程序進行生產即可,機器蓋型的更換非常方便,機器的生產效率大大提高。


  圖4 LED屏的面板

  數控方式由于控制精度很高,加速平穩,響應快,通過該種機臺補涂出來的蓋子軌跡美觀漂亮,涂膜均勻,重復精度高,由于設備減少了眾多的傳動機構,噪音很小,產品換型方便,由于HC6具有驅動6個伺服軸的能力,還可以把機器設計成一拖二的方式,控制兩通道不同異形蓋型的生產,這種柔性控制的方式,不但提高了設備的生產效率,而且投資不大,是一種高性價比的多軸伺服同步控制方案。
  數控系統可以參照生產的實際需求和各人的愛好選用不同的配置,如工控機、HMI +PLC+運動控制模塊等等。制造裝備的數控化是專項設備制造的發展方向。

  2.3 數控系統技術應用的特點和優勢(見表1)
  

  3 結束語
  通過數控系統的應用,在機械結構上,摒棄了傳統的機械凸輪連接,取而代之的是高精度的伺服系統,通過精密絲桿分別控制水平X軸和垂直Y軸的位置、速度的同步聯動,完成原來機構凸輪的復雜傳動,這種控制系統穩定性好,操作容易,換型方便,運動精度高,機械磨損小,維護使用簡單,可擴展性好,數控系統已從原來簡單的零部件加工逐步應用到自動化的生產制造設備中。
                           摘自:《包裝與食品機械》2011年04期

所屬類別: 新聞動態

該資訊的關鍵詞為:

抖阴黄版app下载_成版人抖阴app下载