1 前言
在連接打葉復烤和制絲生產線的物流線上，通常采用叉車將煙包從汽車上卸下來，再用叉車上
料到輸送輥道，這樣不僅效率不高，同時還需要使用許多叉車和人力的配合。為了提高效率，卸包
機器人應運而生。借由 Lenze 的 8400 TopLine 可實現同步提升和夾包，可降低方案成本。目前完
成的升級版夾包機器人是世界上第一個改造項目，相信未來市場空間會很大。
2 夾包機器人驅動方案的原理
夾包機器人需要完成的驅動要求是，兩個同步升降的獨立驅動可完成汽車上煙包不同層面的要
求。一般共有三層煙包，每一層有兩個煙包，也就是說每次要夾包兩個煙包；在夾包時，需要確保
夾包伺服電機碰到煙包時會停下來，等兩側的伺服電機都碰到了煙包后，再用大一點的力矩把兩個
煙包夾緊，然后用兩個升降伺服電機來把煙包放到輸送小車上。此外，輸送小車是連接夾包機器人
和輸送輥道的橋梁。夾包機器人的控制系統拓撲圖如下：
從拓撲圖可以看出，PLC 系統是通過 ProfitNet 與 4 臺 8400 TopLine 建立通信的。其中兩臺
8400 TopLine 控制器用于完成升降。PLC 通過 ProfitNet 發送命令至升降控制的主機，主機通過
CAN 總線把主機的位置值發送到升降的從機，主機在控制器主要進行速度跟隨控制，而從機則接受
主機通過 CAN 總線傳遞過來的位置做位置跟隨控制，從而實現位置同步。在做同步跟隨之前，主機
和從機都需要做位置清零的命令，保證在整個行程過程中保持位置的同步，以借此進一步保證主從
控制器驅動的伺服減速機帶動的絲桿不會由于位置的不同步而受到扭力。在升降控制的控制器中，
PLC 通過 ProfitNet 只發送命令到升降控制器的主機；另外兩個 8400 TopLine 夾包控制器需要完
成的是力矩跟隨控制和速度跟隨控制兩種控制方式。在夾緊控制中，需要做兩次夾包控制。第一次
是碰到煙箱時以較小的力矩停下來，第二次夾包是用較大的力矩把兩箱煙包夾緊，以免掉下來。
3 Lenze 解決方案
（1） 8400 TopLine 伺服控制器
1) Lenze 8400 TopLine 伺服控制器，該驅動器具有 2 x In-3s 的電流輸出特性，在減小
體積、降低成本的同時還可充分發揮伺服電機的過載能力。
2) 具備超寬的直流母線電壓輸入范圍，電壓可低至 140VDC，可非?？煽康貪M足低電壓
穿越的技術要求。
3) 8400 TopLine 伺服具備開環電機控制功能，即使在電機反饋元件損壞的情況下也可以
控制電機。
4) 8400 TopLine 伺服驅動器內置功能塊編程能力，可完成主從控制器中多種控制任務，
如 CAN 總線狀態的監控，主機和從機轉臺的監控等等，用戶可以根據現場實際情況靈
活修改同步升降程序邏輯，并且在用戶需要時可以任意增加適配其他通訊協議的接口
模塊（例如 EtherCAT）。伺服驅動器將直接與主控系統進行通訊，并完成全部的運動
控制和邏輯控制，從而節省成本。
（2）Lenze 伺服減速機
1) 功率范圍廣泛，結構緊湊。
2) 高效率、高過載能力、采用加強型軸承。
3) 完美的定子封裝使電機能承受極端的振動條件，具有防腐涂層，動態響應高、轉動慣量
低。
4) 完美的伺服電機特性，在特定轉速下，力矩特性完美。
4 技術關鍵點
1) Lenze 可提供包含電機和驅動器的整體解決方案，電機效能發揮得更好，故障率更低。
2) Lenze 只提供最具備技術優勢的產品，客戶可根據 Lenze 提供的方案選擇市面上性價比最高的
其它配套產品，客戶自主程度更高，靈活性更佳，方案擴展性更好。
3) 同步升降系統無需運動控制型的 PLC，驅動器本身就能完成核心的同步升降運動控制功能、安
全鏈控制邏輯、用戶自定義控制邏輯及一些簡單的算法，且編程環境完全開放，用戶可在
Lenze 開放的編程平臺上完全自主地研發自己的升降和夾包程序。
5 發展趨勢
一直以來，在連接打葉復烤和制絲線的物流線上都是采用人工和叉車來完成，自動化程度低且
不環保，效率低下。這是首個完成的改造方案，目前有很多煙廠希望進行此項改造。
