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隨著包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，能完成制袋、計(jì)量、充填、封 口全自動(dòng)的包裝機(jī)已經(jīng)非常普及，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激 烈〔口。用戶對(duì)此類包裝機(jī)的綜合性能參數(shù)也提出了更高的 要求，比如對(duì)包裝機(jī)的穩(wěn)定性、包裝速度、計(jì)量精度、物料適 應(yīng)范圍、外觀、安生性等都非常重視。包裝速度直接決定了 客戶單臺(tái)設(shè)備的生產(chǎn)效率和產(chǎn)能，是用戶首要關(guān)注的指標(biāo)。對(duì)于流動(dòng)性較好，包裝規(guī)格在1 kg以內(nèi)的粉粒類物料，目前 中國(guó)間歇式立式包裝機(jī)的包裝速度普遍在30?60包/min, 而國(guó)外同類產(chǎn)品最高已經(jīng)達(dá)到了 100包/min〔2］。新出現(xiàn)的 連續(xù)式多工位包裝機(jī)，其速度還要成倍增長(zhǎng)⑶。因此從包裝 速度上對(duì)比中國(guó)包裝機(jī)還存在較大差距，對(duì)于包裝速度的影 響因素，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為與物料特性、計(jì)量速度、封口動(dòng)作快 慢、拉膜響應(yīng)速度有關(guān)⑷，也有人認(rèn)為與下料管的長(zhǎng)度、包裝 膜熱封性能也有關(guān)⑸。這些結(jié)論都是從日常經(jīng)驗(yàn)和各自的 角度做出的定性判斷，雖有一定道理，但并沒(méi)有一個(gè)全面而 可指導(dǎo)性的結(jié)論?？赡苁沁^(guò)去多側(cè)重于對(duì)包裝機(jī)結(jié)構(gòu)和功 能上的研究，缺少綜合定量分析，因?yàn)橛绊懓b速度的各因 素是互相制約的。本研究擬通過(guò)系統(tǒng)綜合分析的方法，從包 裝機(jī)控制和動(dòng)作時(shí)序的角度進(jìn)行分析，找出影響速度的瓶頸 因素，盡可能地提高整機(jī)包裝速度。

1立式包裝機(jī)的工作原理及流程

如圖1所示，立式包裝機(jī)的工作過(guò)程：先裝夾好卷膜，將 片膜穿過(guò)一組導(dǎo)輾，引入翻領(lǐng)成型器，通過(guò)成型器卷成筒狀 后包裹在下料管外，在卷膜與成型器之間還安裝打碼機(jī)、光 標(biāo)檢測(cè)等裝置。成型器前端的縱封塊開始動(dòng)作對(duì)袋筒中封 進(jìn)行縱向熱合，同時(shí)兩橫封塊閉合橫向熱封袋口。

2包裝機(jī)的時(shí)序動(dòng)作分析

以橫坐標(biāo)表示時(shí)間，丁為包裝機(jī)一個(gè)包裝周期，縱坐標(biāo) 表示包裝機(jī)各個(gè)動(dòng)作過(guò)程，可以畫出各個(gè)動(dòng)作時(shí)序關(guān)系圖。其中八表示橫封正好閉合時(shí)刻“2表示橫封開始打 開時(shí)刻宀表示走膜開始時(shí)刻。根據(jù)包裝機(jī)的工作原理，各動(dòng)作之間存在以下關(guān)系：走膜除了與冷卻可重疊外，一般與 其他動(dòng)作不能重疊；橫封、縱封、打碼三者相互是獨(dú)立的；下 料、切刀、冷卻與橫封的動(dòng)作聯(lián)系緊密，其中下料、切刀的時(shí) 間要在"和A之間，而冷卻開始時(shí)間為為好，結(jié)束時(shí)間在 L之后即可。在實(shí)際包裝機(jī)調(diào)試過(guò)程中，都可以參照時(shí)序圖進(jìn)行調(diào) 節(jié)，如果動(dòng)作時(shí)間調(diào)試不到位就會(huì)造成一些問(wèn)題。比如若落 料開始時(shí)間早于，，表示橫封還未閉合，物料已經(jīng)到達(dá)橫封 處，就會(huì)出現(xiàn)橫封夾料；若落料結(jié)束時(shí)間晚于，2,表示橫封已 經(jīng)打開時(shí)，物料還未完全填充結(jié)束，下落中的物料會(huì)對(duì)還未 完全冷卻黏合的橫封形成沖擊力，使橫封效果變差，也就是 常說(shuō)的沖包現(xiàn)象。還有包裝膜走膜不暢、冗膜可能是走膜動(dòng) 作時(shí)間與其他動(dòng)作重疊造成。包裝袋橫向切口效果不好有 可能是切刀時(shí)間設(shè)置不對(duì)。打碼機(jī)打出的印記不正常，可能 是膜未在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)就已打印。

3制約包裝速度的因素分析

在實(shí)際應(yīng)用中隨著包裝速度的提高，各動(dòng)作參數(shù)的調(diào)節(jié) 需要越來(lái)越精確，當(dāng)達(dá)到一定的包裝速度后，想再提高就比 較困難了。目前市場(chǎng)上主流的全自動(dòng)立式包裝機(jī)最高穩(wěn)定 速度都在60包/min左右。

是什么因素制約了包裝機(jī)的包裝速度呢？從時(shí)序圖開 始分析，目前市面上的打碼機(jī)打印頻率基本在100次/min 以上，因此首先排除打碼機(jī)的限制?？v封與橫封動(dòng)作可以同 時(shí)進(jìn)行，縱封行程較短，其封合時(shí)間比橫封要久，且縱封動(dòng)作 相對(duì)獨(dú)立，在實(shí)際包裝過(guò)程中縱向封口也很少出問(wèn)題，因此 可以排除縱封為瓶頸的可能性。切刀動(dòng)作幾乎是瞬時(shí)完成 的，因此也可以排除切刀的限制。吹氣冷卻是一種輔助手 段，對(duì)時(shí)間控制要求并不需要很精確，因此也可以先不考慮。 從實(shí)際調(diào)式經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，隨著包裝速度的提高，通常會(huì)出現(xiàn)夾 料、破包或者橫封封口質(zhì)量差等情況。因此可以將影響速度 因素主要集中在橫封、落料和走膜上。

4提高包裝機(jī)速度的方法

從以上分析可以得出，制約包裝機(jī)包裝速度的因素主要 有：①橫封塊的閉合與打開時(shí)間；②物料下落充填時(shí)間； ③走膜時(shí)間。加快這三者的響應(yīng)速度，即可提高包裝速度。

1. 橫封塊的運(yùn)動(dòng)如果由氣缸驅(qū)動(dòng)，在滿足包裝要求的 情況下盡量減小氣缸行程，適當(dāng)增大氣缸進(jìn)氣量和氣壓，并 選擇響應(yīng)速度更快的電磁控制閥。部分廠家還在橫封上方 加設(shè)包裝袋整形導(dǎo)向板⑹，以避免充填后的成品袋太鼓，在 橫封沒(méi)有完全打開之前，成品袋即可通過(guò)，因此走膜動(dòng)作可 以提前開始，縮短了橫封與走膜之間的銜接時(shí)間。通過(guò)改進(jìn) 橫封?丨和匕3時(shí)間可以控制在0.2 s之內(nèi)。
2. 計(jì)量充填機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要使物料避免過(guò)于分散，盡可 能集中下落，在橫封封口上方加設(shè)緩沖閘門是個(gè)比較有效的 措施⑺，不僅可以使物料集中，還可以減小高速下落的物料 對(duì)橫封封口造成的沖擊。改進(jìn)后填充時(shí)間可控制在0.15 s 之內(nèi)。
3. 減小走膜時(shí)間的方法：釆用響應(yīng)速度更快的伺服電 機(jī)進(jìn)行控制，同時(shí)釆用靈敏度更高的光標(biāo)傳感器，在滿足走 袋精度要求的前題下，盡量提高電機(jī)最高轉(zhuǎn)速值⑹，將走袋 時(shí)間控制在0.25 s之內(nèi)。

5結(jié)論

通過(guò)改進(jìn)優(yōu)化，在掌握包裝機(jī)的時(shí)序動(dòng)作規(guī)律后，對(duì)參 數(shù)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)后，實(shí)際橫封、下料、走膜的工作時(shí)序圖見 圖7,其大致工作過(guò)程為：橫封閉合后物料即送達(dá)，當(dāng)物料大 部分填充到位后，剩余的物料對(duì)橫封不會(huì)產(chǎn)生太大的沖擊時(shí),此時(shí)橫封可提前打開，當(dāng)橫封打開到一定距離(容許包裝 袋通過(guò))后，開始走膜動(dòng)作，當(dāng)走膜還未完全結(jié)束時(shí)，下一周 期的橫封閉合動(dòng)作也可提前開始，只要保證在橫封閉合之前 走膜動(dòng)作已經(jīng)結(jié)束即可。優(yōu)化后的工作周期T"：T"< 0.20 s+0.20 s+0.25 s+0.15 s = 0.8 s。

優(yōu)化后包裝機(jī)最高工作速度可以達(dá)到75包/min以上 (原包裝速度最高為60包/min左右)。經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，設(shè)備 運(yùn)行穩(wěn)定，封口質(zhì)量良好，產(chǎn)能較原來(lái)的包裝機(jī)提高20% 以上。

但隨著各動(dòng)作時(shí)間的進(jìn)一步壓縮，受物理結(jié)構(gòu)的限制, 間歇式包裝機(jī)速度已經(jīng)接近極限值，目前市面可以見到同類 包裝機(jī)的最高速度為100包/min,速度再提高的空間已經(jīng)非 常有限。而且隨著速度進(jìn)一步升高，穩(wěn)定性會(huì)隨之下降，而 且對(duì)機(jī)械及電氣元件的性能壽命都會(huì)產(chǎn)生影響⑴。

隨著包裝技術(shù)的發(fā)展以及工業(yè)制造水平的提高，新型連 續(xù)式、多工位包裝機(jī)已逐漸應(yīng)用，其包裝速度較間歇式包裝 機(jī)具有更大的優(yōu)越性，將會(huì)取代間歇式包裝機(jī)成為未來(lái)發(fā)展 的方向口.

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