引言
灌裝機(jī)尋口技術(shù)是針對液體自動化灌裝生產(chǎn)線在包裝空桶輸送至灌裝工為后，包裝空桶桶口與灌裝頭的準(zhǔn)確定位的技術(shù)，尋口的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性直接影響灌裝生產(chǎn)效率。目前國內(nèi)200L灌裝機(jī)主要采用抱桶旋轉(zhuǎn)，機(jī)械式定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行定位，該定位技術(shù)調(diào)節(jié)過程繁瑣，穩(wěn)定性較差，針對該缺點(diǎn)，研發(fā)一種全新型200L尋口技術(shù)，該方式去掉原有繁瑣的尋口機(jī)械機(jī)構(gòu)，采用全背景漫反射光電傳感器對旋轉(zhuǎn)桶口進(jìn)行二次定位，通過軟件處理解決尋口精準(zhǔn)度問題。該尋口方式經(jīng)過連續(xù)72小時連續(xù)運(yùn)行測試，尋口偏差度≦2mm，尋口準(zhǔn)確率可達(dá)到100%。該技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、精準(zhǔn)度高以及穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，大大提高200L灌裝生產(chǎn)線生產(chǎn)效率。
1、尋口機(jī)構(gòu)原理
尋口機(jī)構(gòu)由抱桶機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和尋口定位機(jī)構(gòu)三部分組成，其中抱桶機(jī)構(gòu)由抱桶汽缸和連桿機(jī)構(gòu)組成，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由抱桶滾輪、傳動鏈條和變頻電機(jī)構(gòu)成;尋口定位由支架和全背景漫反射光電傳感器構(gòu)成。如圖所示:在空桶輸送到灌裝工位后，輸送輥道停止，抱桶汽缸伸出，連桿帶動抱桶滾輪緊抱空桶。當(dāng)抱桶汽缸伸出到位后，旋轉(zhuǎn)變頻電機(jī)啟動高速運(yùn)行，電機(jī)通過鏈條帶動滾輪高速旋轉(zhuǎn)，在滾輪接觸摩擦力的作用下進(jìn)行空桶高速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向為圖1中箭頭指示方向，當(dāng)桶口前沿觸碰光電傳感器(PNP型)檢測光線后，由于桶口至桶底距離超出光電傳感器檢測范圍，因此檢測信號突然變0，利用該檢測信號的突變，通過軟件立即啟動中斷指令，中斷指令觸發(fā)旋轉(zhuǎn)變頻電機(jī)低速度旋轉(zhuǎn)，從而空桶在抱桶滾輪的作用下變?yōu)榈退俎D(zhuǎn)動，由于光電傳感器檢測桶口處信號會存在一定干擾，因此在低速運(yùn)行段采用軟件對檢測信號進(jìn)行濾波處理，待到桶口后沿觸發(fā)光電傳感器檢測光線，檢測信號突變?yōu)?，上升沿到來，旋轉(zhuǎn)變頻器做一定延時停止，(注:延時與傳感器偏離灌裝頭位置大小有關(guān)，可避免傳感器位置頻繁調(diào)整)，此時桶口將會精準(zhǔn)的停止在灌裝頭正下方。
2、軟件設(shè)計
該控制系統(tǒng)采用西門子S-200系列PLC;尋口定位傳感器采用邦那SQ20FF型全背景光電傳感器;變頻器采用安川J1000系列變頻器;整條線體所用光電傳感器皆采用PNP接法;軟件采用西門子STEP7編寫。軟件的編寫以某項目2#灌裝工位尋口定位為例，首先在初始化過程中調(diào)用全局開中斷指令，然后開啟空桶輸送線，即:將輸送線電機(jī)執(zhí)行信號置1;當(dāng)空桶檢測到位，空桶檢測信號為1時，將輸送線執(zhí)行信號置0，停止空桶輸送線;然后將抱桶執(zhí)行信號置1，伸出抱桶汽缸;抱桶動作完成后啟動變頻電機(jī)快速并開啟I0.1下降沿中斷(尋口光電檢測傳感器接入PLC的I0.1輸入端)，如果中斷出現(xiàn)，立即調(diào)用粗尋口中斷程序，在粗尋口中斷程序中，將調(diào)用變頻電機(jī)慢速運(yùn)行指令，然后關(guān)閉下降沿中斷，開啟低電平濾波檢測，經(jīng)過低電平濾波后立即開啟I0.1上升沿精尋口中斷，在上升沿到來后立即調(diào)用I0.1上升沿精尋口中斷，在精尋口中斷中調(diào)用延時指令并關(guān)閉上升沿中斷，當(dāng)延時定時器觸發(fā)后，停止變頻電機(jī)運(yùn)行指令，然后抱桶器執(zhí)行信號置0，抱桶器收回，尋口程序運(yùn)行完成。軟件流程圖如圖2所示。
3、觸摸屏界面
在觸摸屏界面中，設(shè)有尋口延時設(shè)置界面如圖3所示，在該界面中可對尋口延時時間進(jìn)行調(diào)整，點(diǎn)擊相應(yīng)數(shù)據(jù)框，即可彈出輸入鍵盤如圖4所示，在輸入數(shù)據(jù)后，點(diǎn)擊“storagepa-rameter”按鈕即可完成輸入數(shù)據(jù)的存儲。
4、運(yùn)行結(jié)果
以某項目2#灌裝工位實際運(yùn)行為例，定義I0.1為尋口定位傳感器檢測信號，定義當(dāng)Q2.2為1，Q2.3為0時，抱桶旋轉(zhuǎn)變頻電機(jī)為高速運(yùn)行;當(dāng)Q2.2和Q2.3同時為1時，抱桶旋轉(zhuǎn)變頻電機(jī)為低速運(yùn)行;該尋口定位技術(shù)在實際投入運(yùn)行中采集信號圖(圖5)所示。由圖5中可看出，在起初尋口電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)過程中，尋口光電檢測信號突變?yōu)?，桶口前沿出現(xiàn)，此時尋口電機(jī)進(jìn)入慢速運(yùn)行階段，在檢測到桶口后邊沿出現(xiàn)時，尋口電機(jī)做一定延時停止。整個尋口過程用時3.3s，且精度高、穩(wěn)定性好、具有良好的實用價值。
