Servomotor per a màquina d'embalatge: una guia completa per a la selecció, la integració i el rendiment

Una màquina d'envasar pot semblar senzilla des de fora, però el moviment a l'interior és qualsevol cosa menys simple.

La pel·lícula s'ha de moure a la durada adequada. Els productes han d'arribar a la posició correcta. Els mecanismes d'ompliment han de seguir un cicle repetible. El tall i el segellat s'han de fer en el moment adequat. A velocitats de producció més altes, fins i tot un petit error de moviment pot provocar mals segells, talls inexactes, malbaratament de material d'embalatge o productes rebutjats.

Aquí és on aservomotor per a màquines d'envasat esdevé important.

Un servomotor no és simplement un reemplaçament d'un motor convencional. Passa a formar part del sistema de control de moviment-de la màquina, que treballa amb el servoaccionament, el codificador, el controlador, la transmissió mecànica i els sensors.

Aquesta guia adopta un enfocament diferent d'una introducció bàsica del producte. En lloc de parlar només del parell i la velocitat, analitza on s'utilitzen els servomotors en equips d'embalatge, com s'ha d'integrar el motor, quins problemes pot resoldre i què han de comprovar els compradors abans de comprar.

Què fa que les màquines d'envasament siguin diferents?

La maquinària d'envasament té una característica principal que la separa de moltes màquines industrials generals:

La màquina repeteix el mateix moviment milers o fins i tot milions de vegades.

Alimentació → Posició → Omplir → Segellar → Tallar → Descàrrega → Repetir

A baixa velocitat, un petit error de posicionament pot no ser obvi.

A gran velocitat, però, aquest mateix error pot passar centenars de vegades per hora.

Això significa que els motors de les màquines d'envasat-han de proporcionar més que una rotació bàsica. Han de lliurar:

• Moviment repetible
• Resposta ràpida
• Acceleració controlada
• Parada precisa
• Velocitat estable
• Sincronització amb altres eixos
• Funcionament fiable durant cicles de producció llargs

És per això que els servomotors s'utilitzen àmpliament en equips d'embalatge moderns.

On s'utilitzen els servomotors a les màquines d'embalatge?

Un dels errors més grans a l'hora de seleccionar un servomotor és veure la màquina d'envasat com un sistema complet.

En realitat, una màquina d'embalatge pot tenir diversos eixos de moviment independents.

Cada eix pot tenir requisits completament diferents.

Les funcions comunes-accionades per servomotors inclouen:

• Alimentació pel·lícula
• Alimentació del producte
• Moviment de la cinta transportadora
• Farciment
• Tall
• Mecanismes-de segellat tèrmic
• Distribució d'etiquetes
• Tapat
• Formació de cartró
• Tancament de cartró
• Indexació rotativa
• Trieu-i{1}}coloqueu mecanismes

Un eix d'alimentació-de pel·lícula pot prioritzar un control precís de la longitud.

Un eix de tall pot necessitar una acceleració i desacceleració extremadament ràpides.

Un eix transportador pot prioritzar el control suau de la velocitat.

Un eix d'ompliment pot necessitar un posicionament i repetibilitat precís.

Així que la pregunta correcta no és:

"Quin servomotor he d'utilitzar per a la meva màquina d'embalatge?"

Una pregunta millor és:

"Què necessita cada eix de moviment per fer el servomotor?"

Servomotor vs motor estàndard per a equips d'embalatge

Un motor d'inducció convencional pot ser una bona solució per a aplicacions senzilles de moviment continu-.

Per exemple, si un transportador només ha de funcionar a una velocitat relativament constant, pot ser que no hi hagi cap raó per utilitzar un servosistema sofisticat.

La situació canvia quan la màquina necessita un moviment controlat.

Motor estàndard

Un motor convencional és generalment adequat quan l'aplicació requereix principalment:

• Rotació contínua
• Control de velocitat senzill
• Requisits de posicionament baixos
• Condicions de càrrega relativament estables

Servomotor

Un servomotor es torna més atractiu quan la màquina requereix:

• Posicionament precís
• Acceleració i desacceleració freqüents
• Sincronització electrònica
• Resposta ràpida
• Indexació repetible
• Perfils de moviment variable
• Comentaris en-bucle tancat

Aquesta distinció pot ajudar els fabricants a evitar tant -especificar com a sobre-la màquina.

L'avantatge real d'un servomotor en l'embalatge

El benefici més gran no és simplement "alta precisió".

El veritable avantatge és el moviment controlat i repetible.

Penseu en una-aplicació d'alimentació de pel·lícules.

És possible que la màquina hagi d'alimentar exactament una determinada longitud de pel·lícula, aturar-se, permetre que un altre mecanisme funcioni i, a continuació, tornar a començar.

Si el motor d'alimentació va massa lluny, el paquet es fa massa llarg.

Si s'atura massa aviat, el paquet es fa massa curt.

Si la resposta del motor canvia durant l'acceleració, la pel·lícula també pot experimentar una tensió inconsistent.

Un servosistema pot controlar contínuament el moviment del motor mitjançant retroalimentació i ajustar el moviment segons la posició i la velocitat comandades.

Això és especialment valuós en maquinària d'envasat-alt cicle.

Les tres característiques del moviment que haurien de vigilar els enginyers d'embalatge

Quan s'avalua un servomotor, tres característiques mereixen una atenció especial:

Resposta dinàmica

Amb quina rapidesa pot respondre el motor a un canvi de comandament?

Repetibilitat

Pot el motor realitzar el mateix moviment de manera constant d'un cicle a un altre?

Sincronització

Aquestes característiques poden tenir un impacte directe en la qualitat de la producció.

Una màquina d'envasar no fa funcionar un motor alhora.

Sovint s'han de moure conjuntament diversos mecanismes.

La sincronització multi-eix és una consideració important

Els equips d'embalatge moderns utilitzen sovint diversos servomotors.

Per exemple:

• Servo 1 controls film feeding.
• Servo 2 controls de tall.
• Servo 3 controla l'alimentació del producte.
• Servo 4 controls d'ompliment.
• Servo 5 controla etiquetatge.
• Aquests eixos no poden funcionar de manera independent.
• Cal coordinar el seu temps.

Si la pel·lícula es mou més ràpidament mentre el mecanisme de tall no s'ajusta en conseqüència, la posició de tall pot canviar.

Si el transportador de productes no està sincronitzat amb el mecanisme d'ompliment, la posició d'ompliment pot arribar a ser inconsistent.

Per tant, el servomotor s'ha d'avaluar juntament amb:

• Servoaccionament
• Controlador de moviment
• Codificador
• Xarxa de comunicacions
• Sensors
• Transmissió mecànica

Aquesta és una decisió-a nivell de sistema, no només una compra de motor.

Selecció del servomotor per a l'alimentació de la pel·lícula

L'alimentació de pel·lícula és una de les aplicacions més exigents perquè el motor necessita controlar tant el moviment com el temps.

El motor pot necessitar:

• Accelera la pel·lícula
• Mantenir la velocitat requerida
• Atureu-vos en una posició concreta
• Espereu la següent acció de la màquina
• Torna a accelerar
• Repetiu contínuament

La situació es complica quan canvia el material d'embalatge.

Les diferents pel·lícules poden tenir diferents:

• Gruix
• Fricció superficial
• Elasticitat
• Resistència a la tracció
• Diàmetre del rotlle

Aquestes diferències afecten la càrrega mecànica.

Un motor que funciona bé amb un material d'embalatge pot requerir diferents paràmetres de moviment amb un altre.

Com afecta el diàmetre del rotllo de pel·lícula a la selecció del servomotor

Aquest és un punt pràctic que és fàcil de passar per alt.

A mesura que un rotlle de film d'embalatge es fa més petit, les seves característiques de rotació canvien.

Per tant, el motor pot veure diferents condicions d'inèrcia al llarg del cicle de producció.

Això pot afectar:

• Acceleració
• Desacceleració
• Tensió cinematogràfica
• Resposta motora

Per a aplicacions que utilitzen rotlles de pel·lícula grans, s'ha de tenir en compte la condició completa del rotllo a l'hora de dimensionar el servomotor.

El motor no s'ha de seleccionar únicament segons la condició del rotlle buit o ple sense tenir en compte com funciona la màquina durant tot el cicle.

Servomotor per a mecanismes de tall

Els sistemes de tall sovint requereixen un moviment ràpid i sincronitzat.

El motor pot controlar:

• Ganivets rotatius
• Talls creuats
• Talladores de guillotina
• Talladors voladors

Un cicle típic pot incloure:

Accelerar → Sincronitzar → Tallar → Tornar → Repetir

Per tant, el motor necessita una bona resposta dinàmica.

L'estructura mecànica també és important.

Si el mecanisme de tall té un joc, un joc o una vibració excessius, augmentar la resolució del codificador per si sol no solucionarà el problema.

Per a un tall a gran-velocitat, el motor i el mecanisme mecànic s'han de dissenyar conjuntament.

Servomotor per a aplicacions d'ompliment

L'equip d'ompliment té requisits diferents de l'alimentació de pel·lícula.

Depenent del producte i del disseny de la màquina, el servomotor pot controlar:

• Moviment del pistó
• Alimentació de cargol
• Rotació de la bomba
• Farciment rotatiu
• Mecanismes de dosificació

Aquí, la repetibilitat és sovint més important que la velocitat màxima del motor.

Per exemple, si la màquina necessita dispensar una quantitat consistent de material, el servomotor ha d'executar el mateix moviment amb precisió durant cicles repetits.

Per tant, el motor ideal depèn en gran mesura del mecanisme d'ompliment.

Servomotor per a equips d'etiquetatge

Les màquines etiquetadores requereixen sincronització entre el producte i l'etiqueta.

El servomotor pot controlar el rotllo d'etiquetes mentre els sensors detecten la posició del producte.

Aleshores, el controlador ajusta el moviment del motor per mantenir la posició de l'etiqueta necessària.

Això requereix:

• Retroalimentació ràpida
• Velocitat estable
• Posicionament precís
• Bona resposta d'acceleració

Si la màquina funciona a gran velocitat, el temps de resposta de tot el sistema de control esdevé important.

El motor per si sol no pot compensar un sensor lent, una configuració deficient del controlador o un joc mecànic excessiu.

Servomotor per a equips d'embalatge rotatiu

Les màquines d'envasament rotatives introdueixen un altre requisit:

Precisió d'indexació.

És possible que el mecanisme rotatiu hagi de moure's per un angle específic, aturar-se, realitzar una operació i després passar a la següent estació.

Alguns exemples inclouen:

• Màquines d'ompliment rotatives
• Màquines de taponatge rotatives
• Màquines rotatives de segellat
• Taules d'indexació rotatives

En aquestes aplicacions, el motor ha de controlar tant:

• Posició angular
• Temporització del moviment

La inèrcia de càrrega esdevé especialment important quan la taula giratòria és gran o porta diversos productes.

Com seleccionar el servomotor adequat per a equips d'embalatge

En lloc de començar amb la potència del motor, utilitzeu el següent procés de selecció.

Pas 1: definiu el moviment de la màquina

Pregunta:

• Què es mou?
• Fins on es mou?
• Amb quina rapidesa s'ha de moure?
• Amb quina freqüència s'atura?
• S'inverteix?
• Necessita sincronització?

Step 2: Determine the Load

Identificar:

• Pes del producte
• Pes del rodet
• Pes del rotllo de pel·lícula
• Mecanisme de moviment de massa
• Fricció
• Resistència mecànica
• No mireu només el pes del producte.

Pas 3: determineu el perfil de moviment

Un perfil de moviment útil hauria d'incloure:

• Velocitat d'arrencada
• Velocitat de funcionament
• Velocitat màxima
• Temps d'acceleració
• Temps de desacceleració
• Temps d'estada
• Freqüència del cicle

Aquesta informació és molt útil per a la mida dels servos.

Pas 4: avalueu la transmissió

Comproveu si el motor condueix la càrrega a través de:

• Caixa de canvis
• Cinturó
• Politja
• Cadena
• Cargol
• Acoblament

La relació de transmissió i l'eficiència afecten els requisits reals del motor.

Pas 5: Calcula la inèrcia

Per als equips d'embalatge amb corrons, bobines, taules rotatives o talladores, s'ha de considerar acuradament la inèrcia de càrrega.

Una inèrcia elevada pot augmentar els requisits de parell d'acceleració i afectar el temps de sedimentació.

Pas 6: Determineu els requisits de posicionament

Pregunta:

• Quina precisió ha de ser la posició final?
• Què tan repetible ha de ser el moviment?
• És acceptable la reacció?
• Cal comentaris d'alta-resolució?

Això ajuda a determinar el codificador adequat i la configuració mecànica.

Quina potència del servomotor necessita una màquina d'embalatge?

No hi ha una resposta universal.

Una petita màquina etiquetadora pot requerir un servomotor relativament petit.

Una línia d'envasat-resistent amb corrons grans o mecanismes d'alta-inèrcia pot requerir un parell i una potència considerables.

Dues màquines amb la mateixa velocitat de producció poden tenir requisits de motor completament diferents.

Per exemple:

Màquina A

Pel·lícula lleugera

Corró petit

Baixa inèrcia

Acceleració moderada

Màquina B

Material d'embalatge pesat

Corró gran

Alta inèrcia

Acceleració molt ràpida

Tots dos poden funcionar a la mateixa RPM, però la màquina B pot requerir substancialment més parell motor.

És per això que triar un motor simplement perquè una altra màquina utilitza la mateixa potència nominal no és un mètode de dimensionament fiable.

Quant de parell de servomotor és suficient?

Comenceu amb la càrrega contínua.

A continuació, considereu el parell addicional necessari per a:

• Acceleració
• Fricció
• Inèrcia
• Gravetat
• Pèrdues de transmissió

Després d'això, comproveu la capacitat de parell màxim del motor.

L'important és compararparell requerit a la velocitat requeridaamb la corba de parell{0}}real del motor.

Un motor pot tenir un parell màxim elevat, però encara no és adequat si aquest parell no està disponible a la velocitat de funcionament requerida.

Per què el sobredimensionament també pot ser un problema

Alguns fabricants de màquines d'envasat seleccionen intencionadament un motor molt més gran del necessari.

Això pot semblar més segur, però no sempre és una bona decisió d'enginyeria.

Un motor sobredimensionat pot augmentar:

• Cost de l'equip
• Cost del servomotor
• Inèrcia motora
• Requisits elèctrics
• Dimensions mecàniques

També pot fer que el sistema sigui més difícil de sintonitzar.

L'objectiu no és comprar el servomotor més gran.

L'objectiu és seleccionar un motor amb el rendiment suficient per gestionar de manera fiable les condicions reals de funcionament.

Què passa amb els servomotors de 24 V, 48 V i 220 V?

La tensió correcta depèn de l'arquitectura elèctrica de la màquina.

Servomotor de 24 V

Adequat per a aplicacions on la màquina ja utilitza un sistema de CC de baixa tensió-.

Automatització compacta

Maquinària-alimentada per bateria

Servomotor de 48 V

Útil quan es requereix més potència mentre es manté una arquitectura de corrent continu de -tensió relativament baixa.

Això pot ser atractiu per a determinats sistemes industrials mòbils o compactes.

Servomotor de 220 V

Comú en equips d'envasament industrial on es requereix una potència més gran.

La tensió sempre s'ha d'adaptar al servoaccionament i al sistema elèctric complet.

Selecció de codificadors per a màquines d'embalatge

El codificador proporciona retroalimentació al servosistema.

Quan trieu la retroalimentació del codificador, tingueu en compte:

• Resolució
• Requisits del lloc
• Velocitat
• Compatibilitat de controladors
• Retroalimentació absoluta o incremental

Tanmateix, una resolució de codificador més alta no és automàticament millor.

• Reacció excessiva
• Cinturons flexibles
• Mal acoblament
• Vibració mecànica
• la precisió real del sistema encara pot ser limitada.

Per tant, el codificador s'ha de seleccionar juntament amb el disseny mecànic.

Quan és necessari un servofre?

Un fre pot ser útil quan el servomotor controla un eix vertical o un altre mecanisme que ha de romandre estacionari quan s'elimina l'alimentació.

Per exemple:

• Mecanismes d'envasament vertical
• Sistemes d'elevació
• Estacions-regulables en alçada

Tanmateix, el fre no s'ha de tractar com l'única mesura de seguretat.

El disseny de seguretat complet de la màquina ha de determinar com es subjecten les càrregues de manera segura.

Com afecta el cicle de treball a la selecció de servomotors

Les màquines d'envasat poden funcionar contínuament durant moltes hores.

El motor pot repetidament:

• Accelerar
• Corre
• Desaccelerar
• Atureu-vos
• Reinicieu

Fins i tot quan el parell màxim és acceptable, els cicles repetits poden crear calor important.

Per tant, avalueu:

• Temps de cicle
• Nombre de cicles per minut
• Freqüència d'acceleració
• Freqüència de desacceleració
• Temps de funcionament continu

És possible que un motor adequat per a un funcionament intermitent no sigui adequat per a una producció contínua de cicle elevat{0}.

Servomotor de la màquina d'embalatge: problemes comuns i les seves causes

Problema 1: la durada de la pel·lícula és inconsistent

Les possibles causes inclouen:

Ajustament del servo incorrecte

Lliscament de pel·lícula

Reacció mecànica

Retroalimentació incorrecta del codificador

Canvi de tensió de la pel·lícula

No assumeixis immediatament que el motor és massa petit.

Problema 2: sobreescalfament del motor

Les possibles causes inclouen:

Parell continu insuficient

Acceleració excessiva

Alta fricció

Pobre refrigeració

Cicle de treball excessiu

S'ha de comprovar el perfil de càrrega complet.

Problema 3: la màquina vibra durant l'acceleració

Les possibles causes inclouen:

Inèrcia de càrrega excessiva

Pobre ajustament del servo

Ressonància mecànica

Acoblament flexible

Mida incorrecta del motor

De nou, substituir el motor per un de més gran pot no resoldre el problema subjacent.

Problema 4: la posició de tall és incorrecta

Les possibles causes inclouen:

Mala sincronització

Error del codificador

Reacció mecànica

Temporització del sensor

Paràmetres de moviment incorrectes

Aquest és un bon exemple de per què el moviment de la màquina d'embalatge-s'ha de tractar com un sistema complet.

Com s'aproxima Auric als servomotors per a màquines d'envasat

Per als fabricants de màquines d'envasat, un servomotor rarament és un component aïllat.

Cal adaptar-se a l'estructura mecànica i comunicar-se correctament amb el sistema de control de la màquina.

Àuricofereix solucions de servomotor per a maquinària OEM i aplicacions d'automatització industrial.

Per a aplicacions d'embalatge, els factors clau poden incloure:

• Parell continu
• Parell màxim
• Velocitat de funcionament
• Acceleració
• Inèrcia de càrrega
• Configuració del codificador
• Tensió
• Dimensions de l'eix
• Dimensions de muntatge
• Requisits de fre
• Compatibilitat amb servomotors

Aquest enfocament basat en aplicacions-és útil quan un motor de catàleg estàndard no coincideix directament amb la màquina.

For OEM projects, the motor configuration can be evaluated around the actual equipment requirements rather than choosing a model based only on rated power.

Què hauríeu d'enviar a un fabricant de servomotors?

Si voleu una recomanació de motor útil, no només envieu:

"Si us plau, indiqueu un servomotor per a màquina d'embalatge".

Proporcioneu al proveïdor la informació suficient per entendre l'aplicació.

Tipus de màquina d'embalatge

Aplicació del motor

Velocitat de producció

Hores de treball al dia

Informació mecànica

Carrega

Diàmetre del rodet

Diàmetre del rotllo de pel·lícula

Relació de transmissió

Tipus de transmissió

Mida de l'eix

Dimensions de muntatge

Informació del moviment

RPM de funcionament

RPM màxim

Temps d'acceleració

Temps de desacceleració

Freqüència del cicle

Precisió de posicionament requerida

Informació elèctrica

Font d'alimentació

Servoaccionament

Controlador

Requisits del codificador

Interfície de comunicació

Com més completa sigui la informació, menys conjectures implicarà la selecció motora.

Llista de verificació del comprador de servomotors d'embalatge

Abans de fer una comanda, confirmeu el següent:

Motor

Potència nominal

Parell continu

Parell màxim

Velocitat nominal

Velocitat màxima

Inèrcia motora

Feedback

Tipus de codificador

Resolució del codificador

Absolut o incremental

Compatibilitat amb la unitat

Mecànica

Diàmetre de l'eix

Dimensions de muntatge

Caixa de canvis

Fre

Acoblament

Aplicació

Carrega

Acceleració

Temps de cicle

Precisió de posicionament

Medi ambient

Temperatura

Pols

Humitat

Vibració

Preguntes freqüents

Pensaments finals

A servomotor per a màquines d'envasat s'ha de seleccionar segons els requisits de moviment de la màquina-no només pel número de potència del motor.

La solució adequada ha de tenir en compte tot el sistema:

Càrrega + Velocitat + Acceleració + Inèrcia + Posicionament + Sincronització + Cicle de treball

Per a l'alimentació de pel·lícules, la prioritat pot ser la longitud precisa i la tensió estable.

Per al tall, la resposta dinàmica i la sincronització poden ser més importants.

Per a l'ompliment, la repetibilitat i el moviment controlat poden tenir prioritat.

Per a la indexació rotativa, la inèrcia i la precisió de posicionament poden esdevenir els factors clau.

Per això no hi ha un "millor servomotor per a màquines d'envasament" universal.

El millor motor és el que coincideix amb l'eix específic, funciona correctament amb el servoaccionament i el controlador i pot repetir el moviment requerit de manera fiable durant tot el cicle de producció.

Per als fabricants de màquines d'envasat OEM, proporcionar al proveïdor la càrrega real, la velocitat, l'acceleració, les dimensions mecàniques, la tensió i els requisits de control és la manera més ràpida d'obtenir una recomanació útil.

Auric pot avaluar aquests paràmetres d'aplicació i ajudar els clients OEM a seleccionar una configuració de servomotor adequada al seu equip d'embalatge.