直角轴减速电机用于食品包装塑料链板输送系统的动力传输与速度调节

   2026-11-09 0
核心提示:食品包装生产线需要在灌装、封口及后续包装工序之间稳定输送产品,输送机构的驱动速度、安装空间和设备可靠性直接影响各工位之间的衔接。直角轴减速电机通过齿轮减速结构将电机动力传递至输送机构,并与变频器配合实现运行速度调节。瑞典设备制造商Fredriksons采用NORD NORDBLOC.1减速电机,结合IE3异步电机及NORDAC ON分布式变频器,为食品包装塑料链板输送系统提供紧凑型驱动方案。

食品包装生产线的输送设备通常并不承担产品的直接加工,却需要连接不同生产工序。容器完成灌装和封口后,必须按照设备节拍进入后续的检测、装箱或输送环节。如果输送链板运行不稳定,可能出现产品排列紊乱、输送间距变化,甚至影响前后工位的正常衔接。

与普通物料搬运设备相比,食品包装输送系统往往对安装空间提出更高要求。生产车间内部同时布置灌装设备、封口装置、检测系统和其他辅助机械,输送线路可能需要绕过不同工位,并根据厂房空间形成转弯、分层或较长距离的输送路径。

对于这些设备,驱动装置不仅需要提供足够的输出转矩,还要适应输送机框架的实际安装位置。

瑞典机械制造商Fredriksons Verkstads AB长期从事食品及包装行业输送设备的设计制造。该企业在瑞典Vadstena设有展示场所,其中配置了一套多层塑料链板输送系统,能够展示包装容器沿不同输送路径运行的过程。

根据NORD DRIVESYSTEMS于2025年6月公开的应用资料,Fredriksons在塑料链板输送设备上采用NORDBLOC.1斜齿轮—锥齿轮减速机,与IE3异步电机及NORDAC ON分布式变频器组合使用,形成一套适合食品包装输送设备的驱动单元。

这一配置中,NORDBLOC.1承担机械动力传递和转速降低任务。

普通异步电机的额定转速通常高于输送链板实际需要的运行速度。如果直接将电机连接输送机构,不仅难以获得适当的输出速度,还可能无法满足驱动轴所需的转矩条件。

减速机构通过一定传动比降低输出转速,并在考虑机械传动效率的基础上提高输出转矩,使电机能够以适合自身运行特性的转速工作,同时驱动输送链板按照工艺要求运动。

NORDBLOC.1采用斜齿轮与锥齿轮组合的传动结构,能够实现动力传递方向的改变。对于需要紧凑布置的输送设备,这种直角轴结构可以减少电机沿输送驱动轴方向占用的空间,为设备机架、输送轨道和周围机械结构留下更多布置余量。

但直角轴减速电机并不意味着可以在任何安装条件下节省空间。实际外形尺寸仍然取决于减速机规格、电机功率、输出轴形式和安装方向。

Fredriksons采用的NORDBLOC.1系列使用高强度铝合金外壳,具有较为紧凑的机械结构。制造商产品资料显示,该系列采用两级斜齿轮—锥齿轮传动,并提供不同传动比、输出轴及安装形式。

对于塑料链板输送设备,减速电机通常需要与主动链轮或相应驱动轴建立机械连接。电机输出的旋转动力经过减速机构后传递至输送轴,再由链轮带动塑料链板沿导轨运动。

如果输送路径较长,或者存在转弯、上升及其他机械结构,输送系统的运行阻力就可能发生变化。工程人员需要根据输送链板自重、产品载荷、运行速度、传动效率以及启动条件,选择适当的减速比和输出转矩。

不能仅凭输送机的长度确定减速电机规格,也不能将减速机产品目录中的最大输出转矩直接作为某套实际设备的运行参数。

在Fredriksons的实际驱动配置中,减速电机与NORDAC ON分布式变频器配合使用。

NORDAC ON安装在电机附近或电机本体上,能够根据控制指令调节异步电机的运行频率,从而改变输送机构的运动速度。

减速机负责机械传动比和输出转矩转换,变频器负责电机速度调节。两者虽然都影响输送链板的运动,但工作原理并不相同。

对于食品包装生产线,输送速度调节具有直接的工艺意义。

当上游设备的产品输出速度与下游工位的处理能力存在差异时,输送机构可能需要根据生产状态调整速度。对于连续运行的链板输送机,速度过快或变化过于突然,都可能影响包装容器的稳定输送。

通过变频器控制电机加速和减速,可以按照设备程序设置相应的运行曲线,使输送机构避免不必要的突然速度变化。

不过,合理的速度控制不能只依赖变频器参数。输送链板的摩擦条件、产品底部形状、导轨布局以及转弯位置的机械阻力,也会影响容器在输送过程中的运动状态。

特别是重量较轻的塑料包装容器,对输送速度变化和机械振动可能较为敏感。如果输送系统出现频繁启动、停止或突然加速,容器就可能产生倾斜或位置偏移。

因此,直角轴减速电机、变频器和输送机构需要作为完整传动系统进行调试。

Fredriksons选择NORD驱动方案的另一个原因,是工业以太网通信的适应能力。

NORDAC ON提供多协议工业以太网接口,能够根据配置支持PROFINET、EtherNet/IP和EtherCAT等工业通信协议。

对于输送设备制造商而言,不同客户的生产线可能使用不同品牌的PLC及通信架构。如果驱动器能够根据项目要求进行协议配置,就有利于减少需要分别准备的驱动器版本。

NORD官方案例确认,Fredriksons希望通过统一驱动平台降低产品配置复杂度,并减少备件库存中的不同驱动型号数量。

这并不意味着一台变频器可以同时连接所有工业以太网协议。实际使用时,仍需要按照相应控制系统配置通信参数、设备地址和驱动控制接口。

分布式安装还改变了部分设备的电气布置方式。

传统集中式变频控制方案通常将驱动器安装在电气控制柜内,再通过较长的动力电缆连接现场电机。对于输送路径较长、驱动点分散的设备,动力电缆和控制线路可能需要沿整条输送机布置。

采用安装在电机附近的分布式变频器,可以缩短部分电机连接线路,并通过适当的工业通信网络完成控制数据交换。

这种结构对设备安装和维护具有一定便利性,但并不意味着可以完全取消电气控制柜。整套输送系统仍需要相应的供电、保护、控制和安全功能。

此外,变频器采用现场安装方式后,还需要考虑周围环境温度、粉尘、清洁方式及机械防护条件。

食品包装设备可能需要定期清洁,部分应用还涉及低温生产环境。NORD公开的产品资料说明,相关驱动系列提供适合不同环境的防护配置,部分产品能够在低至零下30摄氏度的条件下使用。

但Fredriksons展示设备的具体运行环境没有被公开为零下30摄氏度,不能将产品系列的环境能力当作该项目的现场温度记录。

同样,NORDBLOC.1系列提供适用于清洗环境的产品配置,并可以选择相应的表面防护处理。具体是否适合某种食品清洁剂、冲洗压力或卫生环境,需要依据选定型号的实际防护等级和材料条件判断。

对于输送设备,减速电机的日常维护还需要关注机械传动状态。

如果链板运行速度出现异常,维护人员应分别检查变频器输出状态、电机运行情况、减速机输出轴以及链板传动机构。

当电机和变频器运行正常,而输送链板仍出现卡滞或运行不均匀时,需要检查链轮、导轨、链板连接和机械负载是否存在异常。

如果减速机出现异常噪声或温度明显升高,应按照制造商要求检查润滑状态、安装固定和实际负载条件,而不能直接通过提高变频器输出频率来补偿机械故障。

NORD官方资料还介绍了驱动设备的状态监测功能,包括对相关运行参数进行记录和分析。

需要说明,监测功能的可用程度取决于驱动器配置及实际控制系统。产品系列能够提供相关数据,并不代表Fredriksons所有输送设备均已接入完整的预测性维护平台。

对于设备制造商而言,驱动系统的标准化还有助于日常维修。

如果不同规格的输送机采用较为统一的电机、减速机和变频器组合,维修人员就可以使用相对一致的参数设置和维护流程。更换驱动部件时,也更容易按照原有设备配置完成匹配。

Fredriksons在实际项目中反馈,NORD模块化驱动产品有助于减少其系统中的驱动型号种类及备件库存。

但这种改善与企业原有的产品标准化程度有关,不能由此推断所有输送设备制造商采用相同驱动方案后都能够获得一致的库存削减比例。

NORDBLOC.1在Fredriksons塑料链板输送系统中的应用,展示了直角轴减速电机与分布式变频控制结合的一种具体方式。

减速电机提供适合输送机构的机械输出,变频器根据控制系统要求调整运行速度,工业通信接口则使驱动单元能够融入不同的生产线控制架构。

对于食品包装设备制造商,这种驱动结构的工程价值主要体现在空间布置、速度调节、设备配置标准化及维护便利性。实际选型仍需要结合输送载荷、运行速度、安装结构、环境条件和整套设备的控制要求进行计算与验证。


 
 
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