摘要：结合全自动装箱机的市场情况和对设备工艺要求的分析，提出了伦茨系统在全自动装箱机中 的解决方案。重点分析了 Lenze 产品在全自动装箱机的实现方法及技术优势。

　　1 设备简介

　　据相关机构统计，包括装箱机在内的全球包装机械需求，以每年 5.3%的速度增长。全球市场上 的包装机械(包括装箱机)大约有三分之一来自德国，销量名列全球第一，其次是美国、日本和意大利。我国一些跨国公司和外资企业使用的装箱机大部分都是从国外进口。有关信息显示，全球包 装设备的需求已从 2004 年的 241 亿美元增长到 2009 年的 286 亿美元，到 2019 年将达到 445 亿 美元的需求规模。其中装箱机的市场需求潜力巨大。

　　全自动装箱机是一种将传输带上杂乱无序的包装物，按一定的排列方式装入箱中的一种自动化 设备。本项目设备的功能是将传送带上间距无序的输液袋，由同步带排序后装盒，再通过两组 XY 机 械手进行装箱，最后通过输送辊道将箱子传输到后续的码垛设备。设备主要由四部分组成，分别为： 进料、装盒、装箱、出箱。进料：由变频器驱动输送皮带，将输液袋装入盒中。装盒：由两台伺服电机驱动两组同步带，将两组料盒分别安装在两条同步带上，两条同步带经过进料、定位和跟随等 功能将输液袋装入盒中，并送到抓取位。装箱：装箱由两组 XY 机械手组成，由四台伺服电机组成。 抓手采用插补功能将输液带平滑的放入箱中，整个抓手具有路径规划，平滑的弯曲半径等功能。出箱：机械手将输液袋，按层次装好后，然后由出箱辊道，将成品传送到堆垛设备，驱动系统采用变 频器进行控制，同时配合接近开关和气动元件完成箱子的输送工作。

　　设备单次抓取时 最快可以 达到 1.85 秒 一次，每次抓取4 袋因此可以达到 130 袋/分钟。设备控制系统主要采用 Lenze 新一代运动控制器和伺服控制器组成，电机采用 MCS 高性能同步伺服电机，控制网络采用EtherCAT 总线。整个设备具有自动化水平高，装箱速度快，设备振动小等优点。

　　2 Lenze 解决方案

　　2.1 Lenze 主要产品

　　1. L-force Controller 3231C：控制器主频为 1.6GHz 任务周期最小为 1ms 并且具有强大的逻辑 运算及运动控制功能 其功能和性能远远超 过一般的 PL C。在通信能力方面支持多种通信 方式，控制标配有 2 个 USB 接口，两个 Ethernet 接口(且内部集成了网络交换机功能 )，1 个 EtherCAT 接口，并可 选配 2 个 CANopen 或者 PROFIBUS mast er 模块。内 置 Windo ws ? CE 操 作系统可 通过 DVI 接口直接连接外设显示器。内置监控软件 VisiWinNET 2 005,可直接在运动控制器内进行 画面的监控 ，通过 M P 1000DVI 输出，这样 当触摸屏损 坏时，则不需要重新下载监控程 序，只需更换显示器 MP1000 D VI 即可。

　　2. MP100 0 DVI: 屏幕为 TFT 10. 4" 分辨率为 640 x 48 并且配有 DVI 接口可与 Controller 3231C直接相连作为触摸屏示。

　　3. I700:伺 服控制器：内置位置，速度和转矩控制方式，采用多轴设计和简便安 装技术， 伺服采用集中供电模块进行供电，伺服包括单轴和双轴模块，可以灵活组合。采用集成的 EtherCA T 总线网络， 具有冷板安装，推出散热，柜内安装三种安装方式，功率范围 0.75 到 15 kW。

　　4. MCS 伺服电机：伦茨伺服电机标配有旋转变压器及精度可近似 1024 线编码器。MCS 伺服电机为永磁同步伺服电 ，具备极高的动态的响应和过载能力。

　　2.2 Lenze 解决方案

　　伦茨在全自动装箱机有整套的自动化解决方案。在硬件配置方面，首先控制器采用新一代运动控制器 3231C 作为系统控制核心元件，其次采用 MCS 高性能同步伺服电机作为设备的执行机构，最后采用 Eth erCAT 总线作为整个系统的通讯网络。详见下面图 2 系统网络拓扑图。

　　图 2 系统网络拓扑图

　　伦茨将 FAST 技术成功应用于运动控制领域，推出了各类标准的控制程序模程序整合成一个个功能块，真正实现了从编写复杂运动控制程序到 简单实用 大大的节 约了工程人 员的工作量，使编程工作像搭积木一样简单、实用。

　　设备主要应用的FAST模块两个：

　　rack 功能块：该功能块是专为利用同步带进行自动接料而开发的功能块，其主要功能是将输送辊道上的输液袋，通过两个同步带上安装的盒子，实现自动循环接料，接料完成后，将产 品快速的送至机械手的抓取位置。两条同步带，自动循环运行，保证输送带上的产品都可以进入盒子中。同时功能块还具有同步带防撞报警、自动寻零和手动控制等功能。

　　dPlace 功能块：该功能块是为各类机械手控制而开发的功能块，其主要功能是实现机械手的抓取和放下的功能，该功能块可以实现一条运行轨迹中任意 10 点的路径规划，每个点都可以 独立的设定速度、加速度、弯曲半径和暂停的功能。功能块支持最多 4 轴的插补功能，应用于多种 形式的机械手，如：门式机器手、带式机器手、Delta 3、Delta 2、Scara 机械手及关节式机器手。

　　3 实现的主要功能

　　1. 自动装盒：输液袋在传输带上被输送过来，在输送带出口处安装光电开关，用于检测输液带 到来信号，该信号接入 MagicTrack 功能块中。该功能块可以实现利用两条同步带，进行循环自动 接料功能。

　　2. 抓手控制：当其中一条同步带上装满输液袋时，将被输送到抓手位置处，并发送允许抓手动 作信号给 PickAndPlace 功能块，XY 机械手则按设定好的平滑曲线将输液袋放入箱中，轨迹可以灵活设定或者示教获得，同时也有层数控制，临时暂停，机械手旋转等功能。

　　3. 辊道控制：进箱和出箱则由辊道来控制，，由安装在辊道上的多个光电开关实现箱子的定位 和流量控制。

　　4 Lenze 亮点

　　 为用户提供整套的、成熟的、高性价比的电气自动化解决方案。

　　 推出的 FAST 功能块，为用户的设备提供像硬件安装一样的软件系统，省去去了复杂的 编程环节，大大缩短了工程师的调试时间。同时，FAST 功能块不是满足设备的工艺包，而是具备符 合设备工艺的最小单元功能块，最大化满足功能的情况下，也为用户提供了更大的个人发挥空间。

　　3.同步带具有运行稳定，强大的防撞控制和智能化寻零控制等功能。

　　4.机械手具有运行快速精准、轨迹平滑和人性化的示教等功能。

　　5 展望

　　随着我国企业现代化水平的提高，把产品装箱这样繁琐，枯燥的工作逐步由人工向开发高自动 化程度的装箱机转变，采用高效、自动的装箱方式，显著提高了生产效率。设备主要应用于啤酒、饮料、烟草、制药、粮油、食品加工、日化以及机械、电子行业等领域。Lenze 凭借高品质的自动化产品和专业的技术团队，为企业用户打造高性能的，高自动化的装箱设备。我们提供的程序模块 设计理念，高性价比的自动化产品，智能人性的控制方式，也符合全自动包装机的未来发展方向。 Lenze 意致远，行至简的服务理念，愿与客户携手共创未来。