台达A2系列伺服在精密药液灌装生产线上的应用

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PR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。

设备示意图

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。
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。