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熱封扭結(jié)高速棒糖包裝機(jī)是一種包裝能力強(qiáng)，為包裝棒糖開發(fā)的多規(guī)格系列化的間歇式包裝機(jī)，它不但能用于無色標(biāo)的包裝材料的包裝，而且能夠用于印有色標(biāo)的包裝材料進(jìn)行高速生產(chǎn)。在包裝過程中，由于包裝材料表面印刷的定位色標(biāo)之間存在誤差，并且受包裝材料的拉伸以及機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中波動(dòng)等因素的影響，包裝材料上原始的切刀位置有可能偏離正確的位置產(chǎn)生誤差。該系統(tǒng)采用的智能控制系統(tǒng)，由伺服電機(jī)帶動(dòng)送紙機(jī)構(gòu)、光電開關(guān)、編碼器、接近開關(guān)等裝置組成， 性能穩(wěn)定可靠。該系統(tǒng)在熱封扭結(jié)高速棒糖包裝機(jī)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)理糖、送紙、包裝、及熱封扭結(jié)的智能精確控制。

1. 智能控制系統(tǒng)的工作原理

系統(tǒng)通過觸摸屏讓操作員與機(jī)器進(jìn)行交互，操作員可以在觸摸屏上進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置和操作，把相 應(yīng)的指令送到 ＰＬＣ，機(jī)器按照操作員的要求工作。同時(shí)，觸摸屏?xí)褭C(jī)器運(yùn)行的實(shí)時(shí)現(xiàn)狀反應(yīng)在屏幕上，如速度、溫度、產(chǎn)量、紙長(zhǎng)、報(bào)警和相應(yīng)的 Ｉ ／Ｏ 參數(shù)，及通信信息等，讓操作員了解機(jī)器的實(shí)時(shí)狀況， 機(jī)器有故障時(shí)就能很快找到問題點(diǎn)，如包裝紙用完時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停機(jī)并顯示紙盤缺紙；當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)卡紙時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停機(jī)并顯示卡紙等。

如圖 １ 所示，系統(tǒng)通過糖量光電開關(guān)來控制振動(dòng)器工作，棒糖多的時(shí)候光電開關(guān)起作用，停止

振動(dòng)器，棒糖少到一定量的時(shí)候，恢復(fù)振動(dòng)；測(cè)糖光電開關(guān)有信號(hào)時(shí)起動(dòng)伺服送紙，無糖時(shí)不送紙， 有效地節(jié)約了包裝材料。 缺膜光電開關(guān)沒有信號(hào)時(shí)，機(jī)器會(huì)自動(dòng)停機(jī)顯示包裝紙用完。 色標(biāo)光電開關(guān)用于檢測(cè)色標(biāo)位置來進(jìn)行紙長(zhǎng)的修正。 阻紙光電開關(guān)有信號(hào)時(shí)自動(dòng)停機(jī)，同時(shí)，屏幕會(huì)顯示阻紙，告知及時(shí)清除原因。

圖 １熱封扭結(jié)高速棒糖機(jī)示意圖

１ －糖量光電開關(guān) ２，３ －缺膜光電開關(guān)

４ －色標(biāo)光電開關(guān) ５ －阻紙光電開關(guān) ６ －測(cè)糖光電開關(guān)

2. 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的論述

棒糖由料斗經(jīng)振動(dòng)器高頻振動(dòng)，按一定比例進(jìn)入理糖盤，理糖盤上方有理糖頂錐電機(jī)和２個(gè)毛刷電機(jī)，當(dāng)有棒糖進(jìn)入理糖盤時(shí)，第一只毛刷電機(jī)和理糖頂錐電機(jī)配合，使棒糖有序地理入理糖盤工位孔。 第二個(gè)毛刷電機(jī)將多余的糖進(jìn)行第二次理糖，填補(bǔ)第一次理糖的空缺，使空糖率接近零。 翻糖電機(jī)帶動(dòng)具有一定摩擦力的尼龍輥旋轉(zhuǎn)，使糖棒得到一個(gè)相反的作用力翻向同一個(gè)方向。 糖棒進(jìn)入導(dǎo)向槽同時(shí)理糖盤給糖一個(gè)推力， 使棒糖有序地進(jìn)入夾糖工位，為下一工位的夾糖做好準(zhǔn)備。 當(dāng)糖依序地進(jìn)入夾糖鏈，鏈上方的測(cè)糖開關(guān)，當(dāng)檢測(cè)到有糖經(jīng)過時(shí)就會(huì)給 ＰＬＣ 發(fā)送信號(hào)，ＰＬＣ 給輸紙電機(jī)發(fā)送紙信號(hào)。 當(dāng)為無色標(biāo)紙時(shí)，伺服電機(jī)會(huì)按設(shè)定的紙長(zhǎng)送出，當(dāng)為有色標(biāo)紙時(shí)停在光標(biāo)位置。 中間有空糖時(shí)電機(jī)就會(huì)相應(yīng)的停止不送紙，有效控制包裝材料的浪費(fèi)。 主機(jī)后方連接了一個(gè)同步用編碼器，經(jīng)過相應(yīng)的計(jì)算，同步地把紙送到位。 當(dāng)送紙過早，就會(huì)出現(xiàn)紙掉下去的情況；紙送太遲，就會(huì)出現(xiàn)拉紙情況。 推糖夾、接糖桿和包裝紙要同步工作，稍有偏差就會(huì)出現(xiàn)包裝紙圖案不正的問題，送紙與機(jī)械是否同步直接影響到包裝效果。 包糖氣缸利用杠桿原理使熱封鉗閉合，包裝熱封完成。糖位檢測(cè)器、編碼器、色標(biāo)光電和伺服電機(jī)是電氣控制系統(tǒng)同步定位必不可少的組成部分 ，其中，糖位檢測(cè)器是光電定位系統(tǒng)的眼睛，隨時(shí)監(jiān)視著包裝物的移動(dòng)狀況，色標(biāo)光電檢測(cè)器就是包裝材料的眼睛，隨包裝材料的不同，色標(biāo)光電開關(guān)進(jìn)行不同功能的選擇。系統(tǒng)對(duì)包裝材料定位色標(biāo)和檢測(cè)方法也提出一定的要求，要求包裝材料有較高的密度 、滑度、厚度均勻性以及一定的抗拉伸性能。 抗拉伸性能好是包裝機(jī)自動(dòng)定位和運(yùn)轉(zhuǎn)的重要前提之一 。 在定位精度較高和連續(xù)自動(dòng)定位的包裝機(jī)上，宜采用質(zhì)量好的復(fù)合材料，同時(shí)也要求定位色標(biāo)必須能夠起到遮光或通光的作用，隨包裝產(chǎn)品 的大小和檢測(cè)方法的不同，定位色標(biāo)要有足夠的 遮光面積 。 一般色標(biāo)圖案寬 ４ ～６ｍｍ ， 長(zhǎng) ５ ～ １５ｍｍ，保證檢測(cè)時(shí)信號(hào)的可靠性。

3. 紙長(zhǎng)補(bǔ)償方法

系統(tǒng)對(duì)送紙有很高響應(yīng)性和速度要求，采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)具備很高的靈敏度和分辨率現(xiàn)快  速響應(yīng)，可以滿足高速運(yùn)行的功能。當(dāng)為無色標(biāo)紙時(shí)，送紙只按設(shè)定紙長(zhǎng)送出相應(yīng)的行程，送紙完成后會(huì)給 ＰＬＣ 發(fā)送一個(gè)結(jié)束信號(hào)， 為下一次送紙?zhí)峁?zhǔn)備信號(hào)。 當(dāng)有色標(biāo)紙時(shí)，伺服電機(jī)會(huì)依據(jù)色標(biāo)傳感器采集到的信號(hào)送到 ＰＬＣ，與編碼器信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，檢測(cè)送出的紙長(zhǎng)是否達(dá)到我 們?cè)O(shè)定的紙長(zhǎng)。 如果沒有達(dá)到，就會(huì)記錄下我們已經(jīng)送出的紙長(zhǎng)，和沒有送出的紙長(zhǎng)。 這樣定位系統(tǒng)每包一次就測(cè)量修正一次。 從速度方面講：如果包裝紙過快，就會(huì)出現(xiàn)正誤差，系統(tǒng)會(huì)給出一個(gè)負(fù)的補(bǔ)償量，也就是由送紙電機(jī)減速達(dá)到補(bǔ)償，如果包裝紙滯后是個(gè)負(fù)誤差，系統(tǒng)給出一個(gè)正的補(bǔ)償量使 送紙電機(jī)增速。 從位置來講，給定一個(gè)稍大于絕對(duì)誤差值的補(bǔ)償值，當(dāng)這次測(cè)定誤差為負(fù)，則補(bǔ)償一個(gè)正值。 下一次測(cè)定比較之后必定出現(xiàn)正誤差，經(jīng)過定位系統(tǒng)自動(dòng)的補(bǔ)償，正值之后又恢復(fù)出現(xiàn)負(fù)誤差，如此循環(huán)，正負(fù)交替，使誤差控制在一定的范圍內(nèi)，這樣包裝紙的切斷部位就在正確位置附近跳動(dòng)，以達(dá)到控制紙長(zhǎng)的目的。

4. 測(cè)糖系統(tǒng)

當(dāng)測(cè)糖檢測(cè)器檢測(cè)到有糖時(shí)就會(huì)把這個(gè)有糖信號(hào)傳送到 ＰＬＣ，但不是每一個(gè)經(jīng)過糖的信號(hào)都會(huì)被送到 ＰＬＣ，測(cè)糖檢測(cè)器有 １０ｍｍ 的位置范圍， 如不在這范圍內(nèi)，有糖經(jīng)過時(shí)信號(hào)系統(tǒng)視為無效信號(hào).

5. 加熱系統(tǒng)

ＰＬＣ 加溫模塊控制理糖盤溫度和扭結(jié)溫度， 讓加熱器按照設(shè)定的溫度進(jìn)行控制。 理糖盤加熱是為了使糖盤清洗后快速去除理糖盤里的水分，并且在生產(chǎn)過程中去除糖中的水分，以便后續(xù)包裝。 扭結(jié)加熱系統(tǒng)是用來加熱糖鉗，將糖鉗的熱量傳遞給包裝材料，使結(jié)成型。

6. 結(jié)束語

我們采用上述原理設(shè)計(jì)了熱封扭結(jié)高速棒糖包裝機(jī)智能控制系統(tǒng)，徹底解決了困擾業(yè)界多年的光、電、氣、熱聯(lián)合控制包裝機(jī)的高速定位問題，也為今后同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，打下了良好的基礎(chǔ)，實(shí)踐證明該系統(tǒng)高速準(zhǔn)確，是目前國(guó)內(nèi)同行業(yè)中理想、可靠、平穩(wěn)的控制系統(tǒng)之一。

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