包装机封合位置误差的产生及补偿方法.pdf

第 20卷第 3期 辽 宁 工 学 院 学 报 V 20 N o. 32 0 0 0 年 6 月 F L N G T E O F T Y 2 0 0 0 100521090 (2000) 0320042203包装机封合位置误差的产生及补偿方法王继周 , 耿艾莉 , 王海洋(辽宁工学院 机械与汽车工程系 , 辽宁 锦州 121001)摘要 : 通过对封合过程的分析 , 明确影响封合质量的诸因素 , 找出内在规律 , 采取相应措施 , 提高软包装的包装质量。关键词 : 包装机 ; 封合位置误差 ; 补偿中图分类号 : 93. 9文献标识码 : J A H A ep t. J 21001, ey p T he by p T he e m T h is s to of 包装袋有光标要求和无光标要求两种。对物料的使用方法及其用量需要特别说明的 ,要保留商标及说明区的完整。为了达到这一目的 , 在封合包装袋过程中 , 必须有光标限制其封合范围 , 既要求切口位置准确 , 又要求外形美观。由此产生了封合位置误差。1封合位置误差的产生温度和湿度的变化 , 印制光标时的人为操作误差 , 封装袋时的结构因素 , 都会导致塑料袋在封合过程中不能按预定的要求进行。1. 1封合温度的影响当封合温度超过 110时 , 塑料出现过软。随着温度的升高 , 纵封辊封合处已无法将塑料压合 , 甚至无法将塑料袋正常送到横封辊。通过图 1 可以看出 ,V 切 在行进中 , 将包装袋不停地封合并运送到横封位置。 V 切 不变 , 由于过热 , 导致封合处的塑料焦糊 ,封合点的速度已不是 V 切 = V 纵 , 在某一点上的位置出现怠速。甚至 V 纵 出现停歇。塑料袋的不等速运进 , 完全扰乱了包装机的正常工作秩序 , 靠速度补偿 , 无法修正光标之间的位置误差。a 收稿日期 : 1999212209作者简介 : 王继周 (19522) , 男 , 辽宁黑山人 , 辽宁工学院工程师。1. 2横封机构的影响横封机构的影响也不能忽视。封合位置的误差 ,许多情况下是由于横封传动的不准确造成的。为了满足包装不同规格的袋 , 有些包装机设置了偏心链轮机构 , 尽可能地使一种型号的包装机能够包装多种规格的封装袋。能否封装多种规格的袋 , 关键是在横封辊上找到与纵封辊相同的一点速度 V 横 = V 纵 十分精确地满足V 横 = V 纵 是很困难的。如果 V 横 V 纵 , 就会使袋子过多地拉伸或拉断。如果 V 横 V 纵 , 就会使袋子堆积打团 , 分切出来的包装位置就不一致 , 甚至造成大量的废品。当确定某一种包装袋的规格之后 , 纵封的封合速度 V 纵 也就随之确定。为了保证封合的瞬间速度V 横 与 V 纵 一致 , 就需要在偏心链轮上调节偏心距 e, 使之符合 V 横 = V 纵 . V 纵 是等角速度转动 , 而 V 横 则是变角速度运动。从运动特性曲线可以看出 , 在每个工作循环时间内 , 周而复始地重复最大和最小角速度 , 进而满足 V 横 = V 纵 的运动关系。由此可见 , 尽管偏心链轮以等角速度转动 , 但是由于偏心距 e 的存在 , 在每个工作循环内 , 对应一个最大的变角速度运动Xm 1 + (1)当间隔一定转角之后 , 对应的又有一个最小的变角速度运动Xm 1 - (2)输出的极大角速度在 1+ 间 , 而输出的最小角速度在 1- 间 , 产生这种变角速度转动的主要因素是因为 e 的变化 , e 本身是一个结构尺寸 , 它是决定封合位置是否准确的主要参数。由于 e 本身存在的制造、调整方面的误差 ,进而导致横封器工作过程的不稳定。 e 一经设置后 ,在每个工作循环中可能出现的位置误差 , 就不再由e 来调整 , 而是通过其它机构来调整。当然 , 这种变化必须在可调整的范围之内。2误差的补偿2. 1初始位置补偿减少初始位置误差 , 是控制累积误差的主要措施。通常 , 这要由设备本身的结构来保证。确定包装袋光标与运行机构的正确关系 , 使之按着预定的工作方式完成基本功能运作 , 其过程如下 :拉出包装袋 , 使袋上的光标墨点对准横封辊 , 之后用于转动横封辊 , 让两个等径的最高点压住光标。然后使光电头对准包装袋上任一点的光标。随后将增减速凸轮置于常开常闭的位置。这三点符合运动的初始要求。2. 2运动过程中误差补偿由于存在诸多的人为因素 , 即使原始位置正确 ,也难免出现一些随机误差。这些误差的存在 , 仅靠原始位置补偿是无法做到的 , 必须由其它机构参与并修正其随机误差。对这一机构的要求 : (1)不能停机重复初始位置的补偿方法。 (2)获取补偿信息后 , 反应迅速 , 补偿及时。 (3)既能补偿正方向误差 , 也能补偿负方向误差。对立式包装机而言 , 通常每分钟生产 46 50个袋 , 每个袋所需时间约 1. 3 s, $V = 60 s, 每毫米所需时间 0. 0167 , 时间为 t, 理想状态 , 纵封轮将袋送到横封器 , 封合位置为袋长 L , 所用时间为 T. 由于存在上述诸因素 , 时间虽然是 1. 3 s, 但 t 结束之后 ,纵封轮并未送进袋长 L. 也就是说 ,V 袋 V 纵 , 走袋速度慢了 , 因而封合位置不准 , 出现比较大的误差。由此产生的袋长 L 误差 , 直接反馈给光电检测装置 , 光电检测长度应该是 L , 即在一个袋长 L 时间内 , 反馈装置接收到 2 次光电脉冲 , 设备处于非补偿状态。在 V 袋 V 纵 的情况下 , 运送 L 长袋已不是时间 t, 而是 t+ $ t 了。横封器封合的已不是该封的那袋 , 而是该封袋的下一袋的任一位置。这样废品就出现了。$ t 所封合的袋长 , 是上一袋未运到横封器位置的剩余部分 , 而在时间 t 末横封器已开始封合 , 可见 , 横封器封合的是上一袋 L = 分。检测是以每工作循环输入 2 个脉冲为前提 , 两342000 年 (总第 73 期 ) 王继周等 : 包装机封合位置误差的产生及补偿方法个脉冲间隔是包装袋长 , 一但出现运进长度误差 , 检测及修正过程可由下列程序完成 (图 4)为修正量有正有负 , 有大有小 , 时间上有长有短。把这些直接关联包装袋质量的因素变成可控制某些机构的信息流 , 从而达到使纵封辊增速和减速的目的。在立轴或其它位置设置一对凸轮 , 称增速轮和减速轮。实际上 , 一对凸轮相当于脉冲电路上两个开关 , 控制光电信号的通与断。对包装袋的运行状态作了三种规定 : 第一种是不需要补偿的 ; 第二种是袋运行慢 , 需要增速的 ; 第三种是袋运行快 , 需要减速的。补偿构件就是纵封辊。开关的通与断是由凸轮的结构来决定的 , 分配轴一转 , 增减速轮也转一圈 , 在一转中凸轮符合上述三种规定。符合第一种规定 , 凸轮由初始位置到一周结束 , 没有脉冲信号通过 , 纵封辊遵循约定的圆周速度运转。符合第二种情况 , 凸轮转 360送进一个袋长 , 但是当凸轮转过 360时 , 袋并未完全送完 , 尚有$L 还在送进中 , 从圆周中 , 一个袋长转过 360 + A,才将一袋送完。也就是说 , 袋送进速度减慢 , 需要纵封辊加速才能补偿。而 时 , 光电头对准遮光区 , 产生光电脉冲。光电流被放大足以驱动伺服电机 , 进而使行星差动轮系正转 , 使纵封辊得到速度补偿。 该式 V A 是蜗轮的转速 , 由于伺服电机的转向可正可负 , 因而 V A 的方向亦可正可负 ,从而达到增减速之目的。反之亦然。那么 , 与之相应的蜗轮的角速度又如何变化 ?从图 5 可以看出 , 当 不同方向旋转 , 蜗轮内齿圈的转动方向与输入轴方向相同 , 蜗轮内齿圈的转动方向与输入轴方向相反 , 动时 , 由下式可以表达 变化情况 , 其中号代表回转正反方向。 z 1 z 43) (Z 1 Z 4Z 0 ( Z 1 + Z 4) (4)由此可以满足包装袋在三种运行状态下的误差补偿。2. 3改进相关机构为了保证封合后分切位置的准确 , 有些相关的机构亦可以加以必要的改进。老式包装机的分切机构 , 均采用横封与分切相脱离的二套机构 , 即先横封后分切。在横封过程中 , 如果出现封装袋时间过缓 ,或者封装袋出现凹陷 , 都会使分切错误 , 甚至会拦腰切断 , 对味精及某些比较重的物品 , 由于重力向下拉 , 可以拉平塑料袋 , 情况可以好一些 , 但对某些比较轻的物品 , 如板兰根、茶叶等 , 往往在封合时 , 由于热力作用 , 使封合位置聚集 , 出现凹形 , 下落的实际长度缩短 , 故分切位置偏离正常封合线过多 , 从而出现废品。随着认识的加深 , 我们设想 , 把横封与分切机构合二为一 , 让横封与分切同时发生 , 如图 6 所示。当上封合区的瞬间 , 下封合区封合的瞬间 , 分切发生 , 可以近似地认为 , 这一过程是同时发生的。从而避免了二套机构在执行分切工