台达电子
滚珠丝杠在制药压片机上的应用

基本介绍

滚珠丝杠是工业自动化传动中的关键部件,能有效提高传动效率,提升定位精度,节省操作时间。随着工业自动化程度的提高,客户对自动化、高效率和高精度传动的要求越来越多。很多传统的传动方式已不适合当前产业的需要,滚珠丝杠这种高精度的传动产品在市场上的需求越来越大。
在传统制药行业中的压片机上,调整药片压模的间隙基本为手动操作,调整精度差,效率低,严重制约了制药厂的生产产能,客户更改该结构的意愿非常强烈。

设备介绍

改进前的设备如图一所示,主要采用手动方式进行动力传动和定位。
其机构的工作原理是:在蜗杆的一端装有手轮,转动手轮带动蜗杆转动,再由蜗杆带动斜齿轮,该斜齿轮在轴向上下两端被限制住,只能作旋转运动,且同螺母联为一体,通过斜齿轮和螺母的旋转运动,带动直径为M22mm的升降杆作上升或下降的直线运动。运动到要求的工艺位置后,升降杆就停止不动了,压药动作开始进行,压药运行期间,压轮的最大压力为1吨,而当压药品种需要更换时,再手动调节升降杆上升或向下做直线运动到另一工位。
从运动机理上分析,该机构设计合理,能满足使用要求,但不足之处也非常明显:
(1)靠人工来调整上升或下降距离,自动化程度很低。
(2)外协加工的升降杆与斜齿轮为非标产品,制造精度难以保证。
(3)工作效率低。因药片本体比较小,要求的厚薄精度比较高,只能通过多次的试验来进行调整。

应用规划及效果

基于以上存在不足,客户期望提升设备档次,操作更加灵活快捷,达到以下要求:
(1)提升设备的柔性生产能力,快速应对不同规格的药片生产。
(2)提高调整效率,减少试验次数,提高成功率。
(3)定位精度要求≤0.02mm
针对客户的改进要求,作出了如图2所示的结构改进:摈弃手动操作装置,改为完全自动化操作和控制的装置,同时实现更精确的定位要求。改进后通过伺服电机11带动连接件15,再通过键与螺母3的连接,带动螺母旋转,螺母沿轴向被限位,不能作直线运动,从而带动滚珠丝杠8作直线运动。进而达到调节滚轮与压板的间隙,控制药片厚薄的目的。
以上结构的优点非常明显:
(1)通过伺服电机带动滚珠丝杠运动,代替手动摇轮,操作简单方便,自动化程度得到提升。
(2)通过选用高精度滚珠丝杠,达到更高的传动精度。
(3)应对不同的药片,可比较快捷地达到生产要求,柔性化得到加强。
我们综合考虑了负载情况、精度要求、工作行程等因素,最终选择型号R25-5T4-FSI-183-183-C4的丝杆,实际运行情况完全满足设计要求,得到了客户的高度认可!

台达A2系列伺服在精密药液灌装生产线上应用

基本介绍

随着医药行业“GMP”新标准认证制度的深入实施,药品生产对于制药设备的自动化要求日益提高,传统药机设备的运行精度与生产速度已逐渐滞后于实际生产的需求。我们利用台达A2伺服独有的电子凸轮功能配合全新PLC运动控制模式,仅以外置编码器作为命令来源,实现液体灌装速度和送瓶速度的实时高精度同步。同时通过伺服By-pass功能,省去了昂贵的运动控制器,实现了高性价比的一主多从多轴伺服同步控制控制方案。

设备介绍

伺服灌装同步生产线主要分为送瓶轴拖链、水平跟踪轴(X轴)和垂直跟踪轴(Y轴)3部分。由安装在送瓶拖链上的高分辨率编码器提供伺服系统的命令,通过精密丝杆分别控制X轴和Y轴的位移。工作时,X轴水平轴跟踪伺服驱动灌装喷嘴作前后运动,这个过程分为同步区间和高速返回区间,其中同步区间速度和送料拖链速度保持一致。在同步区域内,Y轴伺服驱动插针到瓶内完成灌装,然后提升离开瓶内,此时同步区结束,X轴高速返回到原点。Y轴垂直轴提升伺服则驱动灌装喷嘴作上下运动,分为快速插入和慢速返回区间。要求插针先以较高速度快速插入40mm的距离,并在瓶底停留一段时间,然后根据灌液流量慢速提升,并保证任何情况下针管都不接触灌装液面。

应用规划及效果

早期的同步灌装,各部分均由送瓶拖链电机提供动力,通过多级机械传动,带动两个实体凸轮机构来实现同步。由于实体凸轮加工成本高,安装调试复杂,并且长期使用后的机械磨损会影响到工作精度,造成后期维护费用高,也不利于产品换型。而新型伺服灌装同步生产线则用两颗高精度伺服系统替代传统的机械凸轮,避免了上述问题,并且达到了更好的控制精度和更高的工作速度。
1.精度要求:
●喷嘴直径为2mm,药瓶口直径为6.5mm,无论何种速度。喷嘴和瓶口、插针与液面均不能接触!
●要求伺服在同一灌装速度下,定位精度在0.5mm内。
●不论主动轴变频器速度在0~50Hz内任意变换,伺服的加减速保证完全同步,偏移量不大于1mm。
●伺服可以在变频器10Hz低速运行时,也能保证好的同步效果。
2.台达A2伺服的应用优势:
●20bit高分辨率编码器,可以提供1280000ppr的超高定位精度。
●内含64组PR运动路径编辑功能和电子凸轮功能。无需高阶控制系统,就可实现复杂的运动控制和凸轮同步功能。
●伺服By-pass功能,实现信号传递不衰减,适合一主多从的控制架构。
推荐配置为400WA2伺服驱动器ASD-A2- 0421-B 及电机,并搭配适当的HMI与PLC。
实际应用过程中,需注意编码器的安装和外接CAPTURE信号的精确捕捉。