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引 言

很強、適合多種規(guī)格商品包裝的連續(xù)式包裝機枕式包裝機是一種包裝能力它不但能用于無商標(biāo)的包裝材料的包裝，而且能夠使用預(yù)先印有商標(biāo)圖案的卷筒材料進行高速生產(chǎn)。在包裝過程中，由于包裝材料上印刷的定位色標(biāo)之間存在誤差包裝材料的拉伸以及機械運轉(zhuǎn)中的波動等因素的影響，包裝材料上預(yù)定的封切部位有可能偏離正確的位置，于是就產(chǎn)生誤差。為了消除誤差而達到正確封切的目的，筆者經(jīng)過多年的努力工作最后采用連續(xù)進退式光電自動定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)由差動機構(gòu)、凸輪組、光電頭等裝置組成。通過該系統(tǒng)在枕式包裝機上的應(yīng)用，實現(xiàn)了該機連續(xù)供紙、成型、充填、封口等工序的精確的操作問題。

1.進退式光電自動定位系統(tǒng)的基本原理

包裝紙在自動包裝機上連續(xù)進給、成形制袋、充填和封口的過程中，由于定位色標(biāo)的印刷誤差、機器運轉(zhuǎn)的偶然波動以及操作等綜合因素，使包裝紙的輸送速度與橫封、切速度不同步而產(chǎn)生封、切位置的偏差，因此需要隨時予以校正，連續(xù)地進行誤差補償⑵。綜合誤差是一個變量，但是對于具有較高質(zhì)量和印刷精度 的包裝材料來說，在一定的包裝速度下，這個 誤差在檢測的各個短周期內(nèi)可保持在很小的范 圍內(nèi)。這樣就能通過定位系統(tǒng)定期地（每包一次或每兩包一次）測量和比較送紙速度和封切速度。如果包裝紙過快，是個正誤差，系統(tǒng)給岀一個負的補償量，也就是由送紙機構(gòu)減速來達到補償；如果包裝紙滯后，是個負誤差，系統(tǒng)給岀一個正的補償量，使送紙機構(gòu)增速。但是給定的補償值不可能完全消除誤差，可能補償過頭，也可能不足，誤差即使消除了，下次還會岀現(xiàn)。因此設(shè)計總是使系統(tǒng)給予補償過頭一點，給定一個稍大于絕對誤差值的補償量，人為地使它超差，當(dāng)這次測定誤差為負，則補償一個過量的正值，下一次測定、比較之后必定岀現(xiàn)正誤差， 定位系統(tǒng)自動地補償一個給定的負值之后，又恢復(fù)岀現(xiàn)負誤差，如此循環(huán)、正負交替，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。這 種使包裝紙一進一退來達到連續(xù)定位的方法， 稱為“進退式”自動定位方法，采用這種原理定位的系統(tǒng)稱為“進退式”自動光電定位系統(tǒng)。 以決定包裝速度的橫向封、切速度作為參考基準(zhǔn)，以調(diào)整送紙速度與之同步來控制包裝紙的 封、切位置誤差，便是連續(xù)定位系統(tǒng)最基本的原理。

2.進退式定位系統(tǒng)的機構(gòu)工作原理

圖1為該包裝機傳動系統(tǒng)簡圖，其包裝過程如下：片狀包裝紙以卷筒1引出，經(jīng)光電檢測器2再由成形器5成形和牽引6、縱封輥7制成筒袋，已充填包裝物的筒袋由上下整形輸送帶輸送，經(jīng)回轉(zhuǎn)橫封頭8橫封和切斷排岀成品。 機械傳動部分是：電機M1經(jīng)變頻調(diào)速將運動傳入橫封傳動軸，再經(jīng)不等速機構(gòu)9帶動橫封頭8 轉(zhuǎn)動。不等速機構(gòu)是用來調(diào)整橫封頭8的封切瞬時速度，使之與筒袋移動速度同步，并且封切之后迅速分開。另一路則經(jīng)由無級變速機14 輸入差動機構(gòu)15而帶動包裝紙進給系統(tǒng)，包括牽引輥輪、縱封輥輪和輔助送紙輥。調(diào)節(jié)無級變速機14可以得到所需的袋長。最后一路是經(jīng)差動機構(gòu)18到勾爪輸送鏈，差動機構(gòu)18為手 動調(diào)整機構(gòu)，主要用來調(diào)節(jié)勾爪輸送鏈與橫封頭同步。

當(dāng)包裝紙在機器的橫封頭上正確封切時， 凸輪微動開關(guān)11、12必須調(diào)整到各自換向的臨界狀態(tài)（圖1）,而光電檢測器此時要對準(zhǔn)定位色標(biāo)，這是包裝機的初始狀態(tài)。

3.送紙速度快慢的判別和補償原理

圖3是圖1所示的枕式包裝機上采用進退式定位系統(tǒng)的三個凸輪限位開關(guān)各滾子在凸輪工作面上的位置關(guān)系以及在不同時刻橫封頭的工作狀態(tài)。各個凸輪開關(guān)的作用表示在控制原理圖4中。三個凸輪安裝在同一軸上回轉(zhuǎn)，凸 輪11、12的作用是通過檢測器的脈沖訊號來判別送紙速度的快慢。在圖3的B區(qū)域內(nèi)，當(dāng)光電頭檢測到信號時，凸輪11、12必須調(diào)整到同時斷開的狀態(tài)，此時，橫封頭是處在正確嚙合的位置

（橫封頭與電控凸輪軸具有固定的傳動比），這是定位系統(tǒng)特有的關(guān)系。此位置也叫同步狀態(tài)，因為此時即使有光電信號輸入，控制伺服電機的微動開關(guān)11、12均處于斷開狀態(tài)， 因此，哪一個開關(guān)都沒有接通增速、減速回路， 補償機構(gòu)不動作，當(dāng)凸輪微動開關(guān)處于A區(qū)的狀態(tài)時，光電信號輸入，表示紙速過快，這時開關(guān)11閉合，開關(guān)12仍然斷開，減速回路接通，伺服電機反轉(zhuǎn)，送紙機構(gòu)減速；當(dāng)凸輪微動開關(guān)處于C區(qū)的狀態(tài)時光電信號輸入，表 示紙速過慢，此時開關(guān)11仍處在斷開狀態(tài)，開關(guān)12則接通增速回路，從而送紙機構(gòu)增速。

以上的誤差補償量是由時間繼電器給定的， 其給電時間應(yīng)嚴(yán)格通過計算設(shè)定，正負補償時間可以有不同的設(shè)定值。凸輪限位開關(guān)13是用來控制光電信號進入控制系統(tǒng)的時間范圍的。若要求系統(tǒng)每封切兩包測量、補償一次誤差，則凸輪13應(yīng)每封切兩包轉(zhuǎn)一圈并在橫封頭處于正確封切位置前后30毫米的區(qū)間打開(開關(guān)接通)，讓放大的光電訊號通過，保證定位系統(tǒng)可靠的工作，不受別的訊號干擾。事實上，在機器正常運行過程中，系統(tǒng)補償大都處在正補償?shù)臓顟B(tài)。送紙系統(tǒng)通常容易產(chǎn)生負的誤差，這樣在每封切兩包后進行一 次正的補償，對傳動系統(tǒng)是很有益的，容易保證伺服系統(tǒng)的運行精度。

4.色標(biāo)重合方法及調(diào)整

在以往的設(shè)計當(dāng)中，對于色標(biāo)和橫封頭及光電檢測器的重合問題，有一些錯誤的理解， 總認為橫封頭處在正確封切的位置時，光電頭一定要檢測到色標(biāo)信號，也就是說，橫封頭封切位置到光電頭的安裝位置之間的包裝材料長度為整數(shù)倍節(jié)長。這樣一來，光電頭的安裝位置就要隨包裝材料上色標(biāo)的位置而定，這在實 際設(shè)計中是比較困難的。事實上，從以上的補并在后續(xù)的研究中逐步實現(xiàn)，為此，以加快我國清選機品種的升級與換代，同時將新技術(shù)、 新工藝應(yīng)用到清選機的研制和開發(fā)當(dāng)中，努力縮小與國外的差距，提升農(nóng)業(yè)機械的研究水平。

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