目前，各種品牌的啤酒爭先涌入市場，各個啤酒生產(chǎn)廠家為了搶占商機(jī)，也在不斷地提高啤酒的質(zhì)量與產(chǎn)量。因此，更新原有舊的啤酒生產(chǎn)設(shè)備已成為啤酒生產(chǎn)廠家必須要考慮的因素。生產(chǎn)啤酒時，從開始的釀造、灌裝、殺菌到最后的貼標(biāo)、包裝，每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都關(guān)系著最后啤酒的產(chǎn)量。自動化程度要求較高使得包裝長久以來都是整個啤酒生產(chǎn)的一個薄弱環(huán)節(jié)。國外的熱收縮薄膜包裝機(jī)（以下簡稱膜包機(jī)）已經(jīng)能夠很好地完成最后的啤酒包裝，如意大利DYMAC、SMI、OCME，德國的KRONES。由于國外的膜包機(jī)價格昂貴，國內(nèi)的許多啤酒生產(chǎn)廠商都改用成本較為低廉的集體手工捆扎或者是簡單的機(jī)械手搬移作為啤酒裝箱方式，尤其以集體手工捆扎形式較多。這樣，前幾個環(huán)節(jié)生產(chǎn)出的瓶裝啤酒會大量擁積到最后，使得前幾個生產(chǎn)環(huán)節(jié)常常因最后遲緩的手工捆扎而減慢速度。此外，瓶裝啤酒的偶爾爆裂時常會傷及正在進(jìn)行捆扎操作的工作人員。2002年6月我國在頒布的GB4927－2001啤酒新標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，全面取締手工捆扎式包裝。在借鑒了國外膜包機(jī)的先進(jìn)理念后，國內(nèi)的幾個輕工機(jī)械廠家和其他的啤酒生產(chǎn)設(shè)備制造廠家也都根據(jù)市場的需求，陸續(xù)推出了國產(chǎn)的膜包機(jī)。

系統(tǒng)的配置與方案

在一般情況下，膜包機(jī)可以由主驅(qū)動、進(jìn)瓶、分瓶、送紙板、送切膜和熱通道六個部分組成。按照不同的設(shè)計思想，各個廠家生產(chǎn)的膜包機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)不盡相同，所選擇的可編程控制系統(tǒng)以及伺服控制系統(tǒng)也不一樣。以科時敏公司的膜包機(jī)為例，本文將介紹作為控制部分的貝加萊可編程控制（PCC）系統(tǒng)和伺服控制（ACOPOS）系統(tǒng)。

1．膜包機(jī)的硬件機(jī)構(gòu)

擁有同步電子齒輪、電子凸輪的伺服控制系統(tǒng)早已經(jīng)取代繁瑣的機(jī)械凸輪機(jī)構(gòu)，可以比較容易地按照設(shè)計者的要求實現(xiàn)運動對象之間的同步關(guān)系。膜包機(jī)的幾個運動機(jī)構(gòu)就是使用了伺服電機(jī)作為驅(qū)動軸，完成了從進(jìn)瓶、送紙板到送切膜的任務(wù)。使用一臺伺服電機(jī)的主驅(qū)動會作為其他幾根軸的同步對象，所有的角度相位關(guān)系也都根據(jù)主驅(qū)動電機(jī)而定。圖1為五個電機(jī)在機(jī)器中的大致位置。

2．控制系統(tǒng)

使用貝加萊的伺服控制系統(tǒng)完全能夠滿足膜包機(jī)所有電機(jī)的基本運動控制和它們之間的同步運動控制。集成了包裝過程中的邏輯控制并帶有顯示功能的人機(jī)面板PP41，一方面可以通過參數(shù)的輸入給運動控制部分傳達(dá)命令以及運動特征參數(shù)，另一方面可以及時反饋當(dāng)前機(jī)器的運行狀況和報警狀態(tài)。CAN總線具有強有力的錯誤檢測能力及差分驅(qū)動功能，在強噪聲十分苛刻的環(huán)境中仍運行良好。因此，在傳媒傳輸和線路設(shè)計方面，CAN總線可以很容易適合大多數(shù)應(yīng)用場合。通過現(xiàn)場總線（CAN BUS），人機(jī)面板（PP41）和各個伺服控制器之間的通信變得十分可靠，尤其為伺服運動控制系統(tǒng)中的在線修改同步特征參數(shù)提供了保證 （圖2）。

控制過程中的功能實現(xiàn)

ACOPOS SERVO在膜包機(jī)中要完成的任務(wù)是：驅(qū)動推瓶桿和挑膜桿、送紙板、送切膜和分瓶。其中發(fā)生同步關(guān)系的任務(wù)有送紙板、送膜和切膜。圖3示意了幾個軸之間的主從關(guān)系，箭頭左邊為主，右邊為從。送瓶電機(jī)雖然沒有參與同步，但是在分瓶過程中，它和壓板、擋板都是以主電機(jī)的相位角度作為依據(jù)，執(zhí)行著相互關(guān)聯(lián)的啟停，共同完成分瓶任務(wù)。

1.白膜的送切

送膜和切膜是膜包機(jī)中最重要的環(huán)節(jié)，也是控制過程中最困難的部分，尤其是送膜。

白膜的送切還應(yīng)該注意一個很重要的問題：不同裹包速度下的膜長控制。為了保證上膜后膜輥筒不再因為慣性而繼續(xù)出膜，都會在膜輥筒旁邊加上剎車裝置。受了剎車裝置的拉拽因素的影響，再加上上膜輥筒的摩擦因素，使得實際的膜長在不同的裹包速度下會有變化。換句話說就是如果上膜電機(jī)的一次上膜量不變，那么，隨著裹包速度的增加，實際的上膜長度會越來越短。因此，我們需要增加一個不同裹包速度的上膜補償量。

2.分瓶

分瓶控制在膜包機(jī)中，一直都是一個不可忽視的問題，分瓶裝置的分瓶好壞直接會影響后面的裹包速度，從而影響整個生產(chǎn)線的速度。目前，分瓶裝置也有兩種機(jī)構(gòu)采用較多，一種是使用兩個電機(jī)軸，與主電機(jī)保持一快一慢的同步關(guān)系；另外一種是使用壓板、擋板和進(jìn)瓶電機(jī)軸根據(jù)主電機(jī)的相位相互配合的啟停。第二種方式的分瓶裝置阻止了倒瓶現(xiàn)象，提高了分瓶速度。

3.入口進(jìn)瓶與熱通道出瓶

除了送切膜和分瓶，入口進(jìn)瓶與熱通道出瓶也不能降低控制要求。入口和熱通道分別都應(yīng)該配置一個變頻器，平穩(wěn)地控制進(jìn)出瓶的輸送。根據(jù)工藝的要求，入口輸送帶與熱通道輸送帶的速度應(yīng)該和主電機(jī)保持一個比例關(guān)系。這樣可以保證主電機(jī)、入口輸送、分瓶、熱通道輸送做到基本同步。入口輸送的快慢控制著瓶之間的松緊，從而對分瓶的好壞產(chǎn)生影響。熱通道輸送的快慢加上溫度的高低也會使裹包后的膜收縮程度不同。因此，前后輸送的同步配合也是一個需要考慮的因素。

彩膜送切的探討

 白膜沒有位置的限制，可以從任何一個位置開始，只要保證每次送切的膜長一致就可以。相比之下，彩膜送切的位置與膜長所要求的精度高很多。除了薄膜長度以外，送切后彩膜的圖案對稱度也是一個檢驗的標(biāo)準(zhǔn)。一般地，印制出來的彩膜都會在兩段對稱圖案的后面留有一個空白段，是待切部分。每一個空白待切部分的薄膜邊緣都會有一個黑色的一小塊色標(biāo)印記（Print）。利用一個光電傳感器可以在送膜過程中捕獲這一個印記，從而讓伺服控制器得到這個信息。工藝上要求，印記一旦被檢測到，上膜電機(jī)會完成一段位移，然后開始切膜。如果上膜電機(jī)一直以一定的速度運動，那么，切膜電機(jī)從檢測到印記與上膜電機(jī)同步到最后完成切膜應(yīng)該是容易控制的。但是，上膜電機(jī)仍然需要和主電機(jī)保持同步，完成先慢后快的軌跡。當(dāng)然，勻速送切彩膜方式可以用作第一次的手動校準(zhǔn)。因此，在科時敏的膜包機(jī)中采用了一種動態(tài)控制上膜長度的方法來控制彩膜的送切，達(dá)到了一定的工藝要求。其實，彩膜的送切應(yīng)該還有其他很好的方法值得研究，國外的先進(jìn)經(jīng)驗也是值得借鑒的。