1. 前言

　　不干膠標(biāo)簽長(zhǎng)期以來(lái)在飲料、日化、醫(yī)藥和電子等諸多行業(yè)廣泛使用，其清亮透明的塑料薄膜為用戶帶來(lái)了一種“無(wú)標(biāo)簽”的視覺(jué)沖擊，在實(shí)現(xiàn)高端大氣的同時(shí)，其耐濕性及物理性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的紙制標(biāo)簽，貼在瓶身還能增加玻璃瓶的防碰撞能力，目前一些高端的啤酒以及醫(yī)藥瓶均采用這種高檔的水晶標(biāo)，市場(chǎng)需求日趨旺盛，與傳統(tǒng)的標(biāo)貼相比，具有不用刷膠、不用漿糊、不用蘸水、無(wú)污染、節(jié)省貼標(biāo)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍廣，方便快捷。但由于其材質(zhì)的特殊性，對(duì)貼標(biāo)的設(shè)備要求很高，既要保證貼標(biāo)的效率，又要保證貼標(biāo)的質(zhì)量，本文將詳細(xì)介紹Lenze 9400HighLine智能型伺服控制器在高速不干膠貼標(biāo)機(jī)上的應(yīng)用。

　　2. Lenze解決方案

　　高速不干膠貼標(biāo)機(jī)系統(tǒng)的組成：一臺(tái)不干膠貼標(biāo)機(jī)設(shè)備一般由三個(gè)標(biāo)站組成，分別是主標(biāo)站，頸標(biāo)站和背標(biāo)站。三個(gè)標(biāo)站均可獨(dú)立使用，也可以組合使用。每個(gè)標(biāo)站的結(jié)構(gòu)基本類似，主要部分包括標(biāo)紙收放卷部分、貼標(biāo)電機(jī)、吹氣系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)等。

　　圖1 工藝流程圖

　　不干膠標(biāo)簽紙貼標(biāo)的特點(diǎn)：

　　標(biāo)紙為透明的PET材質(zhì)，采用輥筒加氣壓緊的方式傳送，極易發(fā)生標(biāo)紙張力形變，因此在控制中必須加入標(biāo)紙的糾偏機(jī)制，以保證定位位置的精確。

　　單張標(biāo)紙非常輕薄，在標(biāo)紙和底紙分離后，極易受到外界環(huán)境的影響，當(dāng)標(biāo)紙停在起始貼標(biāo)位置時(shí)，外界的風(fēng)速、水滴都會(huì)對(duì)其出標(biāo)的角度造成影響，從而影響貼標(biāo)效果，因此規(guī)劃好標(biāo)紙的零點(diǎn)位置和送標(biāo)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡十分重要。

　　標(biāo)紙與標(biāo)紙間是分開地粘在透明的底紙上，貼標(biāo)過(guò)程為間歇非連續(xù)式。在貼標(biāo)的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，電機(jī)需要在一個(gè)瓶位的時(shí)間里從零速加速到與大盤同步的速度，再減速停止，對(duì)電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和伺服的性能提出挑戰(zhàn)，在6萬(wàn)瓶/小時(shí)的速度下，要求電機(jī)在60ms內(nèi)，從零速加速到1700rpm，再減速停到零速，而且還要克服高速下，材料的張力形變所帶來(lái)的位置偏差影響。

　　要求伺服系統(tǒng)能對(duì)標(biāo)站中的吹氣閥門和加壓閥門，收放卷部門進(jìn)行簡(jiǎn)單地控制，因此對(duì)伺服的IO擴(kuò)展能力和可編程能力提出要求。

　　結(jié)合上述的特點(diǎn)和要求，我們給出了如下的方案：

　　圖2 電氣系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　3. 實(shí)現(xiàn)的主要功能

　　標(biāo)紙運(yùn)動(dòng)軌跡的凸輪曲線設(shè)計(jì)，貼標(biāo)動(dòng)作為啟停式，由三部分構(gòu)成，分別為加速區(qū)、同步區(qū)和減速區(qū)，采用五階多項(xiàng)式曲線設(shè)計(jì)。

　　圖3 貼標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡

　　凸輪曲線在線實(shí)時(shí)切換，保證不同規(guī)格標(biāo)紙間可無(wú)縫銜接。

　　探針糾偏，由于標(biāo)紙張力的存在，每張標(biāo)紙貼完后，都會(huì)存在一定量的形變，導(dǎo)致標(biāo)紙的停止位置發(fā)生變化。要保證貼標(biāo)的質(zhì)量，必須要保證每一張標(biāo)貼完成后，下一張標(biāo)紙也能停留在同樣的位置上，這就需要加入糾偏的機(jī)制，原理為：通過(guò)一個(gè)快速響應(yīng)的標(biāo)紙檢測(cè)傳感器接入伺服的快速響應(yīng)IO中，在檢測(cè)該傳感器信號(hào)的瞬間，驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間戳，通過(guò)線性內(nèi)插法計(jì)算出此刻的位置值，并與理論設(shè)定位置值作為比較，得到一個(gè)誤差位置?X，再將該誤差位置值以梯形波或三角波速度的形式，疊加到凸輪控制器計(jì)算出來(lái)的主速度上，從而影響位置值的實(shí)際輸出，以達(dá)到誤差調(diào)整的功能。

　　4. Lenze亮點(diǎn)

　　基于驅(qū)動(dòng)器的自動(dòng)化，該設(shè)備是一個(gè)典型的高性能單軸自動(dòng)化設(shè)備，采用模塊化的設(shè)計(jì)理念，邏輯控制部分相對(duì)簡(jiǎn)單，但對(duì)伺服系統(tǒng)和電機(jī)的性能要求非常高，同時(shí)它組合式的應(yīng)用方式，要求單臺(tái)設(shè)備也能自成系統(tǒng)，Lenze 9400 HighLine智能伺服正為這類應(yīng)用特點(diǎn)的設(shè)備而量身打造，具有極高的性價(jià)比。

　　Lenze 9400 HighLine智能伺服具備強(qiáng)大的編程能力，讓用戶在使用中更加靈活方便，內(nèi)置CANOpen總線，非常方便地應(yīng)用于IO點(diǎn)的擴(kuò)展和收放卷伺服的控制。同時(shí)其可選配多種現(xiàn)場(chǎng)總線，可方便地與市場(chǎng)上主流的上位系統(tǒng)進(jìn)行通訊。

　　Lenze 的DSD選型工具，能根據(jù)客戶給出的機(jī)械指標(biāo)和生產(chǎn)指標(biāo)，并結(jié)合所選的驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)，對(duì)客戶的機(jī)械設(shè)計(jì)提出合理的建議，減小失敗的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于這種高速設(shè)備來(lái)說(shuō)，合適的負(fù)載慣量是非常重要的指標(biāo)。

　　Lenze MCS系列同步電機(jī)，特點(diǎn)鮮明，小慣量，高轉(zhuǎn)速，高動(dòng)態(tài)響應(yīng)，高過(guò)載能力，選配Hiperface單圈絕對(duì)值編碼器，有力地保證了高速下電機(jī)速度和位置的精度。

　　5. 展望

　　標(biāo)簽是商品的重要組成部分，作為商品的一種身份認(rèn)證，是企業(yè)品牌在商品上的絕佳體現(xiàn)，更直接影響到商品的美觀，因此越來(lái)越受到廠家和消費(fèi)者的重視。不干膠標(biāo)紙作為其中非常重要的一種，具有十分鮮明的特點(diǎn)，在中國(guó)過(guò)去的十年中發(fā)展非常迅速，但由于受到機(jī)械系統(tǒng)和生產(chǎn)工藝的局限，目前國(guó)產(chǎn)的不干膠貼標(biāo)機(jī)的貼標(biāo)速度普遍在1萬(wàn)到3萬(wàn)瓶/小時(shí)之間，而采用Lenze 9400HighLine智能伺服控制的高速不干膠貼標(biāo)系統(tǒng)目前已能穩(wěn)定地以5萬(wàn)瓶/小時(shí)的速度運(yùn)行。隨著中國(guó)機(jī)械制造水平的發(fā)展，貼標(biāo)機(jī)的制造水平與國(guó)外產(chǎn)品的差距越來(lái)越小，貼標(biāo)機(jī)高速發(fā)展已成必然趨勢(shì)，將為L(zhǎng)enze在行業(yè)內(nèi)的發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。