行业应用 | 包装行业面临新挑战，伺服成高效亮点！
发布时间：
2022-12-01 16:49
来源：
包装行业面临的新挑战
随着社会物质文明和精神文明的不断提升，国内外包装机械行业的竞争也越发激烈，中国包装机械行业面临着新的挑战。多用途、高品质、高效率、智能化等成为未来包装机械产品的发展方向。
同时，受下游行业市场竞争愈发激烈、规模化和集约化生产形式、人力资源成本上升等因素的影响，在包装产能提升，单位售价下降形式下，包装设备制造商所面临的的竞争也日趋激烈。如何进一步提高包装的良品率和生产效率，同时有效控制成本，成为整个行业要思考的问题。运动控制系统作为包装设备的核心，对包装行业的降本增效至关重要。
伺服产品作为包装机械运动控制系统的重要组成部分，在包装机械向着多用途、高品质、高效率、智能化的发展过程中，都贡献哪些助力呢？
1
取代传统机械，助力智能化升级
传统包装机械，采用机械来进行分工，遇到不同包装的时候，需要更换生产线上的整个流程，耗时长，成本高。
采用有PLC控制的伺服驱动系统，在加上传感器、摄像头等技术的叠加，包装全流程自动化，不但可以实现上百种包装算法的嵌入，还可以提升效率。
在伺服系统以前，包装设备有一个大的交流电机以固定的速度运转，远离主轴的机械连接控制每一个包装程序，将轴运动从一个速度转换成另一个速度，或者将旋转运动转换成直线运动，主轴每转动一次，就从另一端产出一个产品。当你想将小瓶换成大瓶或者改变包装尺寸或形状时，就必须对设备进行重新调整。
而伺服系统改变了这种情况，没有了到主轴的机械连接，每一个伺服系统是独立运转的。这样做的好处是：无论是压力、速度、位置都可以改变。以前，改变这些会花费7个小时，除非有足够大的批量以保证调整的有效性和理想的生产周期，否则很难改变。现在，只需3~5分钟就可以完成调整，且方法很简单。
比如，制药厂引入伺服系统，生产方法的简易改变使短期和小批量生产更加经济，不必再花费4～6h去清洗 、高压灭菌及改变凸轮和零件，只需花几分钟就可以机器重新编程，装上不同类型或尺寸的部件，使机器重新运转起来。同时，伺服系统更加清洁。
*图源网络：四台独立单元包装机药品包装视频截图
另外，在包装生产线中，大部分用户已熟悉低端伺服驱动系统，即“纯粹”的单轴伺服驱动，它仅用于完成一个机械轴的定位控制；有一部分用户已经开始掌握终端伺服驱动系统，通常它也是用来完成单个机械轴的定位控制，但带可编程的逻辑控制功能。而位于头部的包装行业领先者，则对高端的伺服驱动系统更为青睐。它的主要特征：
1.多轴系统
2.针对本轴的运动控制功能
3.与上位运动控制器及驱动器与驱动器之间的高速通讯
也就是说，拥有高端伺服系统的包装生产线实现全自动化的同时，各设备之间相互联网又相互独立，及时反馈，自我调整和记忆存储等特性，让整个生产车间数字化、智能化。
2
高可靠高精度，助力成本下降
伺服系统在自动化包装生产线上的应用 ，无疑使包装的自动化生产的效率得到了极大的提高。同时，正因为伺服系统的加入，使得包装生产线上的包装物件精度提高，废品率降低，从而成本降低，提升了企业生产效益。
伺服系统的一个主要特点是它的闭环反馈，也就是编码器把角位移或直线位移转换成电信号，控制器通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的两路脉冲信号等，从而达到使伺服电机精确定位的目的。
近几年，编码器国内厂家实现性能大突破，根据检测原理，编码器有光学式、磁式、感应式和电容式等。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。其中，应用广、精度高的要数光编编码器，25位光编将分辨率做到0.039角秒，精度做到10角秒以内。另外还有磁编码器目前已发展到19位，具有耐震动、耐油污、耐灰尘等优势。在精度设计上，光编和磁编都采用了一个补正技术，通过在每个一定的区间内添加补正量，对累计精度进行补正，从而大大提升产品的可靠性与稳定性。
比如，在制药行业，7O％～80％打捆机 、外包机 、容器打包机 、堆垛机都使用伺服系统。其中，以伺服系统为基础的封口机控制转矩的精度可以达到+0.02%，而标准离合器驱动的封口机的精度仅为20%。例如：在存储每一个盖子的转矩值后，如果需要召回，只需召回1000瓶，而不是以往的100万瓶。
* 图源网络：无菌小药瓶生产线视频截图
还有食品包装线上，一般要求包装材料每次送料长度一致，每次送料需要一定的停顿时间，且每分钟送料次数需要在一定的次数内。此外，包装机的送膜和送料同步进行，紧接着纵向热封后传送横向封切。这些工艺都取决于伺服系统的精确性和稳定性，以及在包装机整体提速或降速的过程中展现出的较强动态响应能力。
*图源网络：食品包装生产线视频截图
曾经因传动速度间同步的精度逐渐降低、偏差逐渐变大，再加上包装环节的内部活动，导致巧克力雪糕包装线的废品率节节攀升，升级了一款基于6伺服改进车道/卷边的驱动控制方案，废品率削减了90%，良品率提升，还大大减少了掩埋废品的支出。
伺服系统在自动化包装生产线上的应用越来越广泛 ，在我国的应用实例也愈来愈多，包装生产线自动化程度的不断提高，必然带动伺服系统应用的市场 ，同时对于高品质的伺服产品的需求 ，也是一个不可逆转的趋势 。目前，虽然国际品牌伺服产品在我国包装行业应用居多，但国产厂商也在加速运动控制技术突破和伺服产品升级，全力协助包装行业增质提效，为“中国制造2025”贡献力量。
参考资料：
[1]从伺服看包装生产线的运动控制——伺服系统引导包装技术的发展[J]. 现代包装, 2006(2)
[2]驱动使包装难题迎刃而解[J].塑料制造, 2010(9):33.
[3]中自传媒市场研究部.包装机械行业景气依旧，伺服成最大看点[J]. 伺服控制, 2012(4):18-20.
上一页
下一页