信封式条状包装机的开发设计.pdf

新设备新材料新方法 收稿日期 : 2005210231作者简介 : 孙茂泉 (1947- ) , 男 , 浙江绍兴人 , 常州工学院机电一体化教学与研究专业副教授 , 获国家专利 2 项 , 发表论文 5 篇。信封式条状包装机的开发设计孙茂泉 1, 严伟跃 2(1. 常州工学院 , 江苏 常州 213002; 2. 常州市伊斯特食品工程有限公司 , 江苏 常州 213022)摘要 : 介绍了全新机电一体化信封式条状包装机的开发设计 , 详细阐述了所设计包装机的机械系统结构原理、气动系统原理和控制系统原理及控制程序流程。样机试用结果表明 , 本设计解决了信封式条包用自动化包装机械的问题。关键词 : 信封式条状包装机 ; 机械系统 ; 气动系统 ; 控制系统中图分类号 : 86文献标志码 : A 文章编号 : 100522895 (2006) 03201272030引言近几年 , 市场上出现的流动性固态物质 (例如白糖、咖啡等 ) 的条状包装件按其纵向封口形式的不同 , 可分为合掌式条包和信封式条包 , 如图 1 所示。图 1合掌式与信封式条包示意图合掌式条包的背部呈鱼鳍状 ,与背部平整的信封式条包相比外观欠佳 , 所消耗的包装材料也较多。而目前我国制造生产的条状包装机所加工的包装件都是合掌式条包 , 并且机构都很复杂 , 体积较大 , 对加工不同长度的包装件时的调整较为困难。在连续生产过程中 , 由于包装材料输送长度的误差会逐步积累 , 当加工的每个包装件上对应一个完整的图案时 , 此类误差会影响图案在包装件上的位置 , 甚至破坏包装件上图案的完整性 ; 为了保证图案在包装件上的位置及图案的完整性 ,就必须对输送的包装材料的长度作不断的校正。随着信封式条包外观平整、节省包装材料的独特优点被大家所认同 ,在我国食品包装市场上的使用范围将逐步扩大。因此 , 开发设计全新机电一体化、结构简单、制造成本低、操作方便的信封式条状包装机将具有很大的实用价值和经济价值。1信封式条状包装机机械系统设计该机机械系统的功能是要完成包括送纸、成形、纵封、灌装、横封、剪切及打码的全部包装工艺过程。其结构原理如图 2 所示。呈打开状态的横封夹 7 由伺服电机 13 经齿轮副 14, 滚动丝杠 8驱动导杆 9 自下止点向上运行 ; 当上行至包装件长度设定值或光电传感器 16 探测到包装材料上的色标时 , 控制器发出信号让伺服电机 停止转动 , 横封夹的向上运行立即停止 , 并随之闭合夹持住包装材料 ;待纵封夹 5 打开后 , 伺服电机 反向旋转驱动横封夹向下运行 , 当接近下止点时将克服复位弹簧 12 的张力 , 推开处在其下止点位置的剪切刀 11 (呈打开状态 ) 后 , 到达下止点停留。待纵封夹闭合后 , 横封夹打开为下次上行作好准备。1- 伺服电机 ; 2- 灌料装置 ; 3- 成形器 ;4- 整形套 ; 5- 纵封夹 ; 6- 扶持夹 ; 7- 横封夹 ; 8- 滚动丝杠 ; 9- 导杆 ; 10- 挡块 ; 11- 剪切刀 ; 12- 复位弹簧 ; 13- 伺服电机 ; 14- 齿轮付 ; 15- 条包成品 ; 16- 光电传感器 ; 17- 供纸架 ; 18- 打码装置图 2信封式条状包装机结构原理图在横封夹向下运行时 , 横封夹夹持包装材料向下牵引实现送纸。在送纸过程中 , 包装材料经过成形器 3、整形套 4 而成为包装纸管。同时 , 横封夹对夹持部分的包装材料加压、加热进行横封。在横封夹到达下止点后停留、打开和上升的时间段内 , 纵封夹闭合 , 对成形器上已成形包装纸管的信封式纵向封口加压、加热进行纵第 24 卷 第 3 期2006 年 9 月 轻工机械L V o l. 24, N o. t. , 2006 封。剪切刀在复位弹簧的作用下 , 沿导杆回复到剪切位置 (即横封夹下止点位置 , 由挡块 10 精确定位 ) , 剪下已封装好的条包成品 15, 打码装置 18 的打码头在包装材料正面打印上生产日期。灌装是安排在横封夹闭合后向下牵引、停止的时间内完成的。采用螺杆计量灌料装置 2, 可控制伺服电机 的转角来精确控制灌装量。上述执行机构各种动作之间的协调关系 1 如图 3 所示。图 3信封式条状包装机工作循环图2信封式条状包装机气动系统设计该机与包装件表面接触的执行机构横封夹、纵封夹、剪切刀的开合和打码头的进退全部采用气压传动 ,以防止污染。其原理如图 4 所示。1- 气源 ; 2- 三联件 ; 3- 气压表 ; 4、 5、 11、12- 二位五通电磁阀 ; 6、 7、 8、 10- 气缸 ; 9- 单向节流阀图 4信封式条状包装机气动系统原理图为了确保纵封、横封所需的压力 , 气动系统中压缩空气的工作压力设计选取为 0. 4 M 由三联件 2中的调压阀调定。图 5信封式条状包装机控制系统原理图气缸 10 用于驱动纵封夹开合。因已成形包装纸管的信封式纵向封口是由纵封夹加压在成形器上进行纵封的 , 为了避免成形器受到太大冲击而产生塑性变形 , 在气缸出口端采用单向节流阀 9 进行节流调速 2 , 控制纵封夹闭合速度。气缸都采用带磁性活塞 , 可在气缸外部安装磁性开关来检测活塞位置并进行相关动作的控制。3信封式条状包装机控制系统设计该机控制系统的控制内容包括横封夹上、下运行 (长度、速度 ) , 横封夹的开、合 , 横封加热温度 , 灌料装置的灌装 (灌装量、速度 ) , 纵封夹的开、合 , 纵封加热温度 , 剪切刀的开、合 , 打码头的进、退 , 以及各执行机构动作的协调进行、生产计数、断纸断料的报警。其原理如图 5 所示。各传感器将采集到的外部信息输入到控制器 , 各种设定参数通过人机界面送入控制器。控制器按照所设计的控制程序处理各种信息 ,然后输出信号给各执行机构完成所要求的动作。该机正常工作控制主程序流程 3 如图 6 所示。为了解该机各执行机构的动作是否正常和帮助穿纸 , 除正常工作外 , 还增设了测试、调试和单循环 3种状态可供选择。测试状态由独立控制各执行机构的动作构成 , 用于判断各执行机构的工作状态是否良好 , 检测各执行机构动作时间是否与设计要求相符。调试状态是对穿纸起辅助作用的工作状态。它也由相应执行机构的独立动作构成 , 但与测试状态不同的是执行机构的独立动作之间有相互的制约关系。例如 : 若要使横封夹向上运行 , 在按下横封夹向上键时将判断横封夹是否打开及纵封夹是否闭合 ; 若要使横封夹向下运行 ,在按下横封夹向下键时将判断横封夹是否闭合及纵封夹是否打开 ; 只有判断结果为“是”时 , 按键的动作才有效 , 否则无效。单循环状态用于调机后的工作821 轻工机械 L t 2006 年第 3 期 图 6信封式条状包装机主程序流程图循环试验。名义上是单循环 , 其实循环次数是可通过人机界面输入的一个可变量。机器按所设定的工作循环次数工作 , 完成设定的工作循环后停止。4结语该机结构新颖 , 集机械、气动、电气、电子技术于一体 , 采用微处理机控制 , 自动化程度高。包装件的长度可通过人机界面任意设定 , 也可依据包装材料上的商标图案或色标自动调节 , 无需作任何调整和校正。样机试用结果表明 , 工作稳定可靠 ,包装质量可满足包装生产的要求。参考文献 :1 许林成 . 包装机械原理与设计 M . 上海 : 上海科技出版社 , 1988.2 郑洪生 . 气动传动与控制 M . 北京 : 机械工业出版社 , 1994. 3 陈春雨 . 可编程序控制器应用软件设计方法与技巧 M . 北京 : 电子工业出版社 , 1992. 4 方玉莹 , 左言言 . 包装机械中典型机构的分析研究 J . 轻工机械 , 2004 (1) : 54 tr M . 13002, Ch . o. ,L 13022, Ch In th is w e in a d n of m ic in ra le p m . W e p of m l un l T he p on p le m s ou r is an to au to m m l un 息简讯 专利摘要 造纸稀黑液全回收装置本实用新型是一种造纸稀黑液全回收装置 , 在挤浆机的浆料出口管处通过管道接入压辊式挤滤机的入口。该挤滤机的稀黑液出口通过管道接入稀黑液收集池 , 该池通过浸液泵和管道接通在震动筛上。该震动筛的稀黑液出口通过管道接通在稀黑液贮存池中 , 该贮存池通过加压泵和管道接通在反应液池中 , 在加压泵和反应液池之间的管道上设有反应剂加药口 , 该反应液池通过污泥泵和管道接通在斜网过滤池中 , 该