1、項目介紹
對于包裝行業來說，普通的旋蓋機很容易對蓋子造成磨損，更甚者會造成蓋子變形，形成旋緊的假象。旋蓋經過一段時間后，蓋子逐步恢復形狀，旋緊力大幅下降，就會出現泄漏的質量問題。而且機械結構復雜，不便于維護和產品換型。而全自動旋蓋機的出現，能夠根據工藝需求設定旋蓋角度以及扭矩，能夠極好的把產品包裝好，做到精準旋蓋，不傷瓶，不損蓋。同時方便維護以及滿足不同規格產品的生產需要。不但讓產品外觀更加漂亮，提高了商品的檔次，更加重要的是良好的包裝避免了產品泄露，保證了產品的質量和生產效率。
2、機型簡要工藝介紹
該智能旋蓋設備是集進瓶、理蓋、上蓋、旋蓋、出瓶與一體。采用爪蓋定位旋蓋。在旋蓋過程中無傷瓶無傷蓋現象，旋蓋效率高，可以裝自動充氮，自動剔除損蓋裝置。
理瓶機將瓶子按固定朝向碼放后送出，放置在輸送帶上，其中輸送帶與旋蓋機通過齒輪同步，再通過機械分瓶裝置將瓶子等距間隔開后進入旋蓋機。旋蓋機對應四個不同的工位，等料，抓蓋，取蓋，擰蓋。理蓋機通過振動盤將瓶蓋理好，通過光電信號和氣缸動作將瓶蓋推送到取蓋處，等待旋蓋頭取蓋。最后進入檢測工位，對不合格產品進行剔除。對于檢測到無瓶或、無蓋、賭瓶時會延時進入等待狀態。
采用伺服旋蓋系統，最高速度為200瓶/分(12頭)，扭矩智能控制，實現多樣化柔性旋蓋。本機設計為6頭旋蓋機，每個旋蓋頭的工作節拍為4s。
零部件的適用壽命長、運轉平穩、噪音低、適用范圍大、旋蓋率高。
3、西門子S7-1500T控制系統構成
①系統結構網絡圖：
②選型依據及理論計算：
客戶對單個旋蓋頭的運動節拍是4s，即從抓蓋到旋緊，再到抓取位置，整個動作時間為4s。根據機構模型通過SIZER進行選型配置，如下圖：
提升電機直接通過同步帶連接到絲桿負載，通過SIZER計算得出，電機所需的轉速約為1091rpm/min，最大扭矩約為4.05Nm，正常扭矩值在1.57Nm的范圍內。旋蓋電機直接通過同步帶連接旋蓋爪頭，電機所需的轉速約為300rpm/min，扭矩值在1Nm。
由于6個提升軸，需要根據1個外部編碼器的實際位置同步走凸輪曲線，因此作為同步軸，6個旋蓋軸和1個主軸均作為定位軸，按照工藝對象資源占比分配，同步軸占160，定位軸占80，外部編碼器占80，每個凸輪占20，而1515SP PC2 T的運動控制資源有2400，滿足工藝對象的資源數量。而客戶還需要通過PC系統來運行自己的分析軟件對數據進行監控和管理，因此，選擇了帶PC功能的1515SP PC2 T。
4、控制系統完成的功能
根據控制對象的要求，較詳細地介紹控制系統實現的功能。
該設備核心的控制對象就是旋蓋裝置，由于產品規格會有不同，傳統的機械凸輪在更換模組時費時費力，成本高，不便于安裝、調試以及維護。參照以往的機械凸輪模組，分成等料位，抓蓋位、取蓋位、擰蓋位四個工位。
采用電子凸輪工藝曲線，根據旋蓋產品的規格不同，我們可以應用LCamHdl庫,在運動控制器中生成靈活的凸輪曲線，將6軸旋蓋的提升部分定義成6個同步軸工藝對象，關聯到以外部編碼器定義成的主軸上。而外部編碼器定義的主軸實時反饋整個旋蓋裝置360°范圍內的運動位置。將6軸旋蓋的旋蓋部分定義成6個定位軸工藝對象，在擰蓋過程中按工藝要求旋擰瓶蓋，同時啟用了固定停止檢測功能，當旋蓋裝置達到預設的扭力值后，則停止旋蓋。
性能指標：單軸旋蓋的運動周期節拍控制在3s-4s之間，扭矩控制精度在±0.3Nm，旋蓋合格率≥99.8%(容器口中心偏差小于1mm，容器口面高度偏差小于1mm)。
5、控制效果
真正實現了智能化的旋蓋包裝，較原有的機械凸輪機構，引入了電子凸輪工藝和工藝配方，可以大大提高生產效率，豐富產線結構多樣化，高效。若將旋蓋頭加裝至12頭后，效率能達到200pcs/min。扭矩控制精度在±0.3Nm，設備相對運行平穩，無抖動。
西門子TIA平臺的全套系統解決方案，包括1515SP PC的應用，為后期在PC側開發WinCC相關應用提供了可能。
作者：西門子 陳斌
