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前言：作者參加了某廠對(duì)引進(jìn)的意大利OPEMF200E-V210全自動(dòng)真空包裝機(jī)（或稱生產(chǎn)線）消化、吸收國產(chǎn)化設(shè)計(jì)工作，受益匪淺,該機(jī)是葉光、機(jī)、電、氣于一體的高新技術(shù)密集型產(chǎn)品，綜合了自動(dòng)機(jī)械、計(jì)算機(jī)控制、傳感檢測、氣壓傳動(dòng)、數(shù)控技術(shù)、控制工程等多學(xué)科的最新成果.能對(duì)顆粒狀或粉末狀散料用鋁舶——聚乙烯等復(fù)合材料進(jìn)行高速、高效、高質(zhì)量的自動(dòng)真空包裝,稱量準(zhǔn)、柔性大，是我國目前使用的同類包裝機(jī)中最先進(jìn)的機(jī)型•本文僅就其氣動(dòng)系統(tǒng)的組成、原理及特點(diǎn)進(jìn)行分析•以供新型國產(chǎn)包裝機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研制以及新型氣動(dòng)元件的開發(fā)、研制、創(chuàng)新作為借豎.

1真空包裝機(jī)的工藝流程和對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)的要求

1.1真空包裝機(jī)的結(jié)祠

原機(jī)依布局可分成定量裝料機(jī)組F200E和真空封口機(jī)組V210兩大部分，機(jī)組之間由傳送帶、機(jī)械手聯(lián)結(jié),按功能可分成九個(gè)組成單元（圖1）.

1. 2真空包裝機(jī)的工藝流程

按包裝過程中包裝紙帶、散料及料袋的流向和機(jī)械、氣動(dòng)執(zhí)行件的操作動(dòng)作，工藝流程為；料斗進(jìn)料f電子拝粗、精稱料f定最岀料一奉引送紙一縱封口制袋—裝裝->窩形—橫封口制袋（留抽氣口）f切斷f折邊f(xié)頂袋f夾袋->扶正->推袋一機(jī)械手送袋進(jìn)真空封口機(jī)真空室一分級(jí)抽真空-熱封抽氣口f機(jī)械手取袋f成品輸岀。

1-3總體設(shè)計(jì)對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)的要求

 

總體設(shè)計(jì)時(shí)，考慮整機(jī)工作對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)的要求是氣缸執(zhí)行元件要完成料斗進(jìn)料、電子拝粗、精稱料、定量出料、裝袋、切斷、折也、頂袋、夾袋、扶正、推袋、取袋等動(dòng)作'氣齟動(dòng)作循環(huán)節(jié)拍與整機(jī)工作循環(huán)節(jié)拍一致；功作平穩(wěn)，巨動(dòng)參數(shù)、動(dòng)力參數(shù)滿足工藝要求.并具有良好的可調(diào)柔性和無污染、噪音小及結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維修方便優(yōu)點(diǎn).

2氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與工作原理

2<1氣動(dòng)系焼的組成

根據(jù)真空包裝機(jī)總體設(shè)汁要求，氣動(dòng)系統(tǒng)分制發(fā)與定成裝料機(jī)組和抽真空封口機(jī)組兩部分分別由多種氣缸執(zhí)行無件、氣動(dòng)控制元件和氣動(dòng)軸件組成,共用同一個(gè)氣源.

2.2氣源

壓縮室氣由動(dòng)力管路或由單獨(dú)配置的小型空壓機(jī)供氣經(jīng)球閥、分氣盒分流送岀壓縮空氣、系統(tǒng)工作壓力為7MP..

2.3制袋與定魚裝料機(jī)組（F200E）氣動(dòng)系統(tǒng)（圖2）

該部分氣動(dòng)元件全部為無給油潤滑元件，因此壓縮空氣的凈化處理只使用了過濾器、減壓閥組合件4與6.

2,3.1料斗進(jìn)料由料斗進(jìn)料氣M8控制啊門、間敗工作.常態(tài)時(shí)關(guān)閉、當(dāng)料位傳感器指示出最低料位時(shí)，氣缸動(dòng)作，閘門開啟，由料倉向料斗進(jìn)料.當(dāng)指示最高料位時(shí)，氣缸復(fù)位，閘門閉合，即停止進(jìn)料.

2.3,2稱量進(jìn)料該機(jī)有兩臺(tái)高蒂密級(jí)電子秤，相繼掄流工作、每臺(tái)秤上冇兩個(gè)咽門，一個(gè)粗進(jìn)料，一個(gè)精進(jìn)料，以控制稱取量、因此共用了四個(gè)稱量進(jìn)料氣紅9和四個(gè)二位五場電磁氣動(dòng)換向閥10/1—10/4,

2.3.3定量出料'兩臺(tái)電子秤稱取好的散料先分別暫存于兩個(gè)中間小料斗中、由氣動(dòng)閥10/5與10/6控制定量出料氣缸1L并通過釵鏈機(jī)構(gòu)操縱各Ej的料門開啟、輪流工作，便稱好的散料落于集料斗中備裝袋用'

2.3.4裝袋在電子秤稱屈的同時(shí)，由機(jī)械傳動(dòng)的送紙機(jī)構(gòu)將包裝紙帶通過成型器牽引成筒狀.并由縱向電熱熱封器將中縫黑合，窩邊機(jī)枸進(jìn)行窩邊，又經(jīng)電熱橫射器進(jìn)行橫向熱合，完成制裝過程•這吋裝袋佩門氣缸12由氣動(dòng)閥H控制將佩門迅速打開.依集料斗中的散料落于袋中.処后閘門迅速關(guān)閉•因此氣路中設(shè)置了四個(gè)快速排氣閥丄3。

2.3.5切斷裝袋完畢，位于橫封器中間的鋸尚形切刀在切斷氣缸的作用下，將充満倣料的料袋橫熱封部位從中部切開使上下料袋分離由于橫封器的特殊設(shè)計(jì)，使得落下的料袋頂部熱封部位還罰下小段未封合的抽氣口，而上料拔底部則全部熱合，又可並續(xù)進(jìn)行卞次的裝袋和切斷工作.切斷氣虹是由氣動(dòng)閥17/2控制，為了能調(diào)整切斷的退回速度，不發(fā)生硬性碰撞，氣缸出氣處設(shè)置了一個(gè)単向節(jié)流閥〈阻尼器），起緩沖作用

2.3.6折邊在切斷的同時(shí)為了使袋底熱合的橫縫緊貼袋底設(shè)置了折邊氣虹18,它驅(qū)動(dòng)析邊板進(jìn)行析邊操作•折邊氣缸由氣動(dòng)閥”/2控制,為調(diào)整祈邊時(shí)的工藝速度，冋路中設(shè)置了西個(gè)單向可變節(jié)流閥進(jìn)行岀口節(jié)流調(diào)速使氣釘進(jìn)、退速度都可方便地調(diào)整為所需大小.

2.3.7傳送經(jīng)折邊后的料袋需經(jīng)傳送帶送往真空機(jī)組進(jìn)行抽氣一因此該機(jī)蛆上還設(shè)置了頂袋氣虹20,將料袋按所需工作節(jié)拍逐個(gè)地頂至傳送帶上，此氣虹由氣動(dòng)術(shù)17/3控制％由于工作行程較長，為了提髙近回速度，氣虹出氣口設(shè)置了快速排氣閥21.

2,4抽真空封口機(jī)組CV2J0）氣動(dòng)系統(tǒng)（圖3）

由于抽真空前物料袋只留下一小抽氣口，不會(huì)受到氣動(dòng)閥排放油霧的污染影響為降低設(shè)備成本、延長氣動(dòng)元件的壽命，因此本扒組釆用了有油潤滑氣動(dòng)元件，壓縮空氣經(jīng)分氣盒分流后，通過過濾器、減壓閥、袖霧器組合的二聯(lián)件22處理后.送在各氣路.

2-i-1夾袋由傳送帶輜送過來的袋料先在傳送帶上被夾袋氣缸30拍打一下,并夾持一定時(shí)間，使輸送中可能歪斜的袋料位置挾正.同時(shí)防止傳送不暢吋，可能出現(xiàn)的多包料袋同時(shí)進(jìn)入提升機(jī)造成堵塞.

2.土2推袋經(jīng)過扶正的袋料由傳送帶送入滑道后,由推袋覽31推上提升機(jī).夾袋氣虹與推袋氣缸均由氣動(dòng)閥27/2控制,且同步動(dòng)作.為了便于排除可能岀現(xiàn)的堵騫，氣路中增設(shè)了手動(dòng)兩位三通氣動(dòng)閥31和一個(gè)快排閥32.一旦出現(xiàn)堵塞，可以手動(dòng)操縱此閥，使推哭氣缸31迅速退回，以取出堵塞的袋料.

2.4.3扶正在推袋進(jìn)行的過程中,扶正缸29前行，把轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)后位置不正的袋料扶正，以順利進(jìn)入提升機(jī)的提升板上扶正缸由氣閥27操縱

2.4.4取袋被提升后的袋料經(jīng)推裝機(jī)械手，逐個(gè)地送入抽真空封口機(jī)組的回轉(zhuǎn)式的真空室中，經(jīng)過八個(gè)工位的轉(zhuǎn)位、逐步完成袋料的分級(jí)抽真空、熱封抽氣口以及真空室通大氣、真空室開門等動(dòng)作在最后一個(gè)工位上由取裝氣覽操作取袋機(jī)械手的夾鉗機(jī)構(gòu)將成品從真空室取岀.然后經(jīng)傳送帶送離機(jī)組、自動(dòng)完成整個(gè)包裝全過程取袋氣缸由兩位五通氣動(dòng)閥24控制一為了控制夾鉗夾取速度,氣路叩設(shè)置了兩個(gè)單向節(jié)流氣閥25（阻尼器），以防止沖擊，取袋氣亂設(shè)計(jì)成緩沖氣缸為

3氣動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

 3.1氣一電結(jié)合 

由于氣動(dòng)系統(tǒng)采用了微機(jī)控制技術(shù)，取代了傳統(tǒng)的由氣動(dòng)邏輯閥組成的氣動(dòng)邏輯控制回路，或由繼電器組成的氣動(dòng)揑制系統(tǒng).則使氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)大為簡化.雖然真空包裝機(jī)動(dòng)作復(fù)雜，執(zhí)行元件數(shù)量多.但氣動(dòng)回路卻并不十分復(fù)雜、該機(jī)是以微處理機(jī)為核心.來控制整個(gè)工作流程，除了控制魏封溫度、每分鐘包裝袋數(shù)、調(diào)整料袋的包裝尺寸、以及對(duì)溫度異常、斷紙、映紙、機(jī)械故障、電氣故障等報(bào)警外，還通過光電碼盤、凸輪式程序控制器實(shí)現(xiàn)與機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的同歩，各執(zhí)行元件的動(dòng)作協(xié)調(diào)技需按工作循環(huán)圖的要求輸入所需程序.便能自動(dòng)實(shí)現(xiàn).由于微機(jī)功能全、控制速度高，控制精度高、揑制程序靈活、輸入輸出容量大，因而工作可靠、柔性高、適應(yīng)性廣.

氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，只需根據(jù)執(zhí)行元件的動(dòng)作要求，工作程序.合理地組合各種氣動(dòng)基本回路就能擬出系統(tǒng)回路圖然后根據(jù)其工藝參數(shù)對(duì)壓力、速度、及工作環(huán)境要求計(jì)算出各氣缸的內(nèi)徑；行程和確定結(jié)構(gòu)形式.根據(jù)工作壓力、額定，流量、換向要求、電氣待性以及連接形式與泄漏量的要求選擇各個(gè)氣動(dòng)控制閥，根據(jù)流量等參數(shù)選擇氣動(dòng)輔件.

3.2無給油潤滑技術(shù)

由于無給油潤滑氣缸;租氣動(dòng)閥在元件裝配時(shí)預(yù)先封入了潤滑脂，囚此在不補(bǔ)充潤滑脂的條件下，也能正?？煽克ぷ?，這不僅實(shí)現(xiàn)了食品、醫(yī)藥，、電子等行業(yè)無污染的要求，而且便系統(tǒng)簡單、維修方便、工作性能穩(wěn)定。

3.3小型化、集成化、種類多、節(jié)能

原機(jī)小型化氣動(dòng)元件如稱量進(jìn)料藏9、粧內(nèi)徑僅LGmm,只有一手指K.活塞桿為不銹鋼.制作輕巧.動(dòng)作靈活.集成化元件如二位五通電磁氣動(dòng)閥10/1-10/6,六只閥全部集成為一個(gè)板塊，成六聯(lián)閥，而崗與閥之間只用了十二只特形卡簧連接，用0型密封圈來密封，閥芯為聚四範(fàn)乙奮工程塑料，裝拆、維修極為方便.根據(jù)需要也可璽裝成二應(yīng)、三聯(lián)閥…等,結(jié)構(gòu)新鏡，很有特色.復(fù)合化的氣動(dòng)元件如該機(jī)氣動(dòng)回路中所有的單向節(jié)流閥(阻尼器)和快速排氣閥都能直接安裝在小型氣缸的進(jìn)、排氣口上，體積很小，如單向節(jié)流閥只有30X30X16(mm)大小，使結(jié)構(gòu)鬻湊、配管簡單、氣動(dòng)元件的種類多，不仗表現(xiàn)在行程、孔徑等系列很全•還表現(xiàn)在安裝方式、結(jié)構(gòu)、外形和材質(zhì)等方面•如剪斷氣缸15是一薄形短行程紅.其紅徑為中網(wǎng)，行程只有25mm,鋁合金的紅體只有60mm長.又如頂袋氣亂20,其活塞桿的截面形狀為A形，工作吋活塞桿伸出不會(huì)自由回轉(zhuǎn)，則可省掉機(jī)械導(dǎo)向裝置，簡化了結(jié)構(gòu).省能，低功耗，表現(xiàn)在所有電磁氣閥的電磁鐵消耗功率均很小,只有1.8?3w.而且很容易與微機(jī)控制電路接口.工作可靠，這就說明密封技術(shù)很好，而且各元杵排氣口均安裝有微型消音器，工作噪音很小，不到75分貝.

3.4中間貯汽罐

由于釆用了無紿油潤滑元件，因此對(duì)壓縮空氣含水量的要求較高.設(shè)置貯氣罐以后，不仗有利于誠小氣壓波動(dòng)對(duì)工作性能的影響,還由于進(jìn)行了兩次過濾處理，提高了氣動(dòng)元件的工作可靠性.

3.5方便

該系統(tǒng)的所有接頭全部為插裝式快速接頭，旦管接頭的型式和品種案，給安裝、維修帶來很大便利?

結(jié)束語

從以上的分析可知，該包裝機(jī)及其采用的氣動(dòng)技術(shù)是相當(dāng)先進(jìn)的,是多學(xué)科交叉綜合應(yīng)用的技術(shù)密集的產(chǎn)物.

作為現(xiàn)代商品生產(chǎn)中必不可少的，國內(nèi)市場需求又披為旺盛的包裝仇械，目前在我國還璋一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，與國外差距較大：生產(chǎn)單機(jī)的多，成套、成線的少；包裝工藝簡単的多，包襄工藝復(fù)雜的少；一般機(jī)械式的多，機(jī)電氣一體化的高檔、高效的少，能參與國際競爭的就更少.包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造水平實(shí)際上也是一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志.為盡快縮小與國外先進(jìn)水平的差距，最有效的方法就是走引進(jìn)一消化吸收一創(chuàng)新的路子.充分利用國外的先進(jìn)技術(shù)，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代.開發(fā)出國內(nèi)急需的高技術(shù)水平的機(jī)電氣一體化的包裝機(jī)械設(shè)備以及與之相適應(yīng)的氣動(dòng)元件.

氣動(dòng)技術(shù)被稱為廉價(jià)的自動(dòng)化技術(shù)，近15年來，美、日、德等國發(fā)展和應(yīng)用相當(dāng)迅速.其主要公司的氣動(dòng)元件品種均在3000種以上.相比之下國內(nèi)氣動(dòng)元件生產(chǎn)無掄品種、規(guī)格、質(zhì)量、性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)發(fā)展上檔次的需要.因此同樣需要借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)，上規(guī)格、上品種、上檔次.尤其應(yīng)在機(jī)電一體化、無給油潤滑、復(fù)合集成化、小型輕型化、多功能低消耗、髙速、高精度等方面進(jìn)行攻關(guān)。

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