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台达机电产品在塑料杯热成型机上的应用

发布日期:2022-04-27 点击率:59 品牌:台达_Delta

塑料制品具有使用方便,倒入热水不软化、不渗透,而且颜色多样、重量轻便、不易摔坏等特点,在生活中较常用到。

固相成型是塑料成型加工的新技术,它的特点是将结晶聚合物的塑料片材加热到结晶溶融温度以下,经模具型芯拉伸、压缩空气修饰定型,制成塑料薄壁容器。

聚丙烯(PP)塑料的成型是近年来国外竞相发展的技术。由于具有耐高温蒸煮、阻湿、价廉等优点,以PP为基材的多层阻隔性食品容器发展极快,已成为食品容器的重要发展方向。生产用以各种流质、半流质食品充填后封口、杀菌、消毒的一次性塑料容器市场前景十分广阔,各地正在迅速普及使用。

塑料制杯机结构及原理

塑料杯热成型机简称制杯机。

塑料制杯机主要构成为:放置成型材料的片卷架、塑片导入输送系统、塑片加热区域、制品成型剪切机构、液压系统、压缩空气、冷却水输送系统等,废料收卷架和电气箱。主要适合的材料是PP、PS、PET、PVC、ABS等,适用的塑片宽度510~700mm,设备最大成型面积为650×390mm,最大成型深度120mm。

根据模具的不同可制成不同形状的产品,以下为其中两款产品。

电气结构

根据图4可看到电气部分的具体构成。总的来看,首先,共用到20路温控回路,台达的DTE可实现,但因为选型的原因,此设备没有用上台达的温控器。其次,电加热电路的通断使用固态继电器。最后,变频器控制输送链轨道电机为5.5kW。链条输送的控制精度要求小于1mm,负载端转轴有一编码器,PLC的高速输入点读取编码器的反馈脉冲进行定位处理。

工作流程

如图人机操作所示,设备工作流程分为以下几点:

(1)温控加热:设备的重要功能组成部分。热成型过程中,根据产品的加工要求,温度会随时改变。这就要求温度要可控,能快速并且准确的升温。在升温过程中,温度不能超过5℃的过冲。

共有20路的温区,每个温区有独立的加热及温度传感器。以下列出前面7路的温度控制画面。其中的开关为每一路可独立操作。

每路温控在首次使用或在使用过程中出现较大偏差时,都需要重新执行一次PID整定。如下图整定的操作画面,其中每一路可单独整定。

因为选型上的原因,此设备的温度控制器为非台达产品,与台达HMI通过RS485通讯进行控制。

(2)动作过程。“合模”、“冲剪”与“开模”为液压站控制液压缸动作,目前用得较为广泛的是凸轮带动这三个动作。但已有向液压发展的趋势,因为相对凹轮机构,液压控制较为灵活及轻便,可以提高生产能力。

(3)如图操作画面所示,在每个动作都有一个“上限”与“下限”的设定,功能为设置这个动作在摸拟的凸轮机构的某个角度动作。

因为此类设备传统的操作方式为凸轮机构,“合模”、“冲剪”与“开模”的动作都在凸轮的一周期内动作,而凸轮机构带动一个编码器反馈凸轮当前的角度,其它动作都可以自由定义在凸轮的任意角度动作。

此设备使用液压缸代替了凸轮,但操作方式仍要求类似凸轮的操作方式,因此这里在PLC内部做了一个摸拟凸轮的操作方法,具体时间、方法如下:

首先,设备加工速度为30模/分钟,即每模需耗时2秒,即2秒内设备的一个动作流程都要动作完成,这样,PLC及液压缸响应精度都和设备的加工速度有关系。

其次,2s/3600=5.5ms,用PLC内部定时器来摸拟凸轮的角度,精度为5.5ms/度,即如果设备要达到30模每分钟的加工速度,PLC的扫描周期必须小于5.5ms,才能保证PLC的输出对各个环节控制的准确性。

最后,人机界面上所示的上限和下限设置为角度,对应为PLC内部的计时,即可以在计时的范围内设置上述的所有动作。

例:拉伸设置上限为70度,下限为60度,PLC内部处理顺序为:设备每个动作周期开始时就用一个定时器开始计时,拉伸动作为60-70度处动作,即为当机器动作周期333.3ms(60×2s/3600)-388.8(70×2s/3600)时,就通过Y点输出拉伸的动作。

通过对PLC的程序进行优化,扫描周期控制在5ms以内,设备的加工速度能达到32模/分钟的加工速度。

总结

目前制杯机使用的温控及控制器,主要供应品牌为贝加莱。台达机电产品此次在热成型行业的一个尝试,基本功能达到客户的要求,目前运行良好。

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