1 旋蓋機簡介

　　隨動式旋蓋機主要分為來料分瓶、線寬及擰蓋高度調整、追剪擰蓋、輸送線四部分。分瓶部分根據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;線寬及擰蓋高度調整部分根據瓶徑及瓶高的不同，自動調整線體寬及機架高度;追剪擰蓋部分根據扭蓋軸通過轉矩模式，對傳送帶的來瓶實現不停歇擰蓋作業;輸送線主要是完成空瓶子的輸送作用，承擔起控制主軸角色，如圖1所示。

　　圖 1 雙頭跟隨式旋蓋機

　　2 跟隨式旋蓋機工作流程分析

　　跟隨式旋蓋機的關鍵工藝是旋蓋頭跟隨、旋蓋力矩控制以及探瓶鎖存。機器的工作流程是操作員啟動機器，輸送帶帶動已經灌料的瓶子，當旋蓋進瓶檢測傳感器檢測到瓶子， 伺服探針即刻鎖存瓶子此時所在的輸送帶位置。當瓶子到達旋蓋位時，機械爪將瓶蓋從料斗取下下降套入瓶口，同時旋蓋機座通過電子凸輪跟隨輸送帶做同步運動，達到機械爪跟隨瓶子做旋轉擰蓋運動，當旋蓋伺服反饋的力矩到達設定擰緊力矩時，旋蓋基座停止做跟隨運動并與瓶蓋脫離接觸返回旋蓋起始位，依次反復，如圖2所示。

　　圖 2 主從軸高精度同步電子凸輪實現方法

　　3 禾川跟隨式旋蓋機方案與機器核心工藝

　　如圖3所示，旋蓋機的主要電氣部分包括輸送瓶子的輸送帶伺服、調節機臺高度的整體升降伺服、實現旋蓋頭左右平移的跟隨伺服、實現上下取蓋的機械爪升降伺服、避免瓶子歪斜的夾帶伺服以及完成主要目標功能的旋蓋伺服。方案主要通過禾川Q1 PAC與X3EB總線伺服實現，Q1 PAC是一種多功能總線型控制器，支持支持 EtherCAT、CANopen、Modbus RTU、 ModbusTCP多種通信協議， 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。

　　圖 3 禾川跟隨式旋蓋機電氣拓撲

　　機器的核心工藝主要是通過旋蓋頭跟隨輸送帶、抓取入瓶信號以及實現主要功能的旋蓋力矩控制。抓取入瓶信號采用伺服探針功能實現，采用伺服探針的原因是PLC與伺服通信有掃描周期，如用PLC輸入點作為檢瓶信號會有位置延遲，用伺服探針則是外部檢瓶信號直接反饋到伺服，形成高速鎖存，反饋的位置數據更精準。X3E伺服驅動器指定DI8(P04.08)、DI9(P04.09)作為探針1和探針2的輸入DI,啟用伺服的方法是將進瓶傳感器器接至X3EB總線伺服的DI8、DI9引腳。再把伺服面板的也就是將P04.08 設置為 39， P04.09 設置為 40,并通過Codesys設置探針功能(60B8h) 和探針狀態字(60B9h)，操作功能塊如下圖4所示。

　　圖 4 探針鎖存功能實現

　　力矩功能需要設置伺服模式，主要實現方法是通過如下圖5所示，功能塊1是設置力矩模式，功能塊2是設置擰緊力矩值，當旋蓋實際力矩達到設定力矩，旋蓋頭與瓶蓋脫離接觸，進入下一次動作。

　　圖 5 力矩控制功能實現

　　4 旋蓋機系統設計功能

　　整個系統的功能主要包括手動模式和自動模式，各個模式呈模塊化顯現，相互獨立且互不干擾，機器根據設定在幾種模式下進行邏輯切換。這種設計方法保證了機器的穩定運行和避免誤操作。機器上電后，處于手動模式，此時可　以調節各設置參數與邏輯條件，設定好相關參數后，按下啟動系統進入自動工作模式。對于旋蓋機來說一般要設置的開放參數是擰緊力矩值、機臺高度、輸送帶速度等參數，簡捷明了，易于終端操作，同時調試好的參數可靈活保存到配方，以便生產調用。當出現伺服報警、超限等異常情況時，機器立即急停報警，并在觸摸屏上顯示報警原因，提醒操作者排查，如圖6所示。

　　圖 6 旋蓋機人機操作界面

　　5 結語

　　旋蓋機的高速高精度是通過伺服電機實現，伺服電機是智能制造的肌肉，而隨著智能制造的的不斷發展以及裝備制造的智能化升級，總線伺服的市場需求越來越大，因為相對于傳統脈沖伺服，總線伺服主要有如下優勢：接線簡化，節約線材成本，減少布線時間，減小出錯機;具備故障自診斷特性，可以準確定位錯誤點，可在人機界面中顯示，維護、檢修更便捷;方便調試，可通過主控界面直接調整伺服參數;可靈活實現遠距離控制;傳輸精度高、可靠性高，抗干擾能力更強。