枕式包装机工作原理

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枕式包装机的工作原理 枕式包装机是一种包装能力非常强,且能适合 多种规格用于食品和非食品包装的连续式包装机。 它不但能用于无商标包装材料的包装,而且能够使 用预先印有商标图案的卷筒材料进行高速包装 。 在包装生产中,由于包装材料上印刷的定位色 标之间存在误差,包装材料的拉伸以及机械传动等 因素的影响,包装材料上预定的封切部位有可能偏 离正确的位置,而产生误差
。为了消除误差而达到 正确封切的目的,包装设计必须考虑自动定位问题, 解决这一问题大都是根据包装材料的定位标完成连 续式光电自动定位系统设计。而连续式光电定位系 统按误差补偿工作方式分为进退式
、制动式和两传 动系统同步式 。本文着重介绍进退制动式光电自动 定位系统的设计
。 1 制动式光电自动定位系统的基本原理 包装纸在自动包装机上连续进给,成形制袋,充 填和封口的过程中,由于定位色标的印刷误差,机器 运转的偶然波动以及操作等综合因素,使包装纸的 输送速度与横封、切纸速度不同步而产生封 、切位置 的偏差,因此需要随时予以校正,连续地进行误差补 偿。综合误差是个变量,但由于具较高质量和印刷 精度的包装材料来说在一定的包装速度下,这个误 差在检测的各个周期内应保持在很小的范围内 。这 样就能通过光电定位系统定期地(每两个包一次)测 量和比较送纸速度和封切速度
。如果包装纸过快, 正误差系统给出一个负的补偿量,也就是送纸机构 减速来达到补偿;如果包装纸过慢,是一个负误差, 系统给出一个正的补偿量,使送纸机构增速。但是 给定的补偿值不可能完全消除误差,可能补偿过头, 也可能不足 。即使误差被消除了,下次还会出现
。 因此设计总是使系统给予补偿过头一点,给定一个 稍大于绝对误差值的补偿量,人为地使它超差。当 这次测定误差为负,则补偿一个过量的正值 。下一 次测定
、比较之后必定出现正的误差。定位系统自 动地补偿一个给定的负值之后,又恢复出现负误差
。 如此循环,正负交替使误差控制在一定范围内。这 样包装纸的切断部位就在正确的位置附近跳动 。这 种包装纸一进一退来达到连续定位的方式称为“进 退式”自动定位方式
。因为它的补偿量是超越离合 器工作,把机械送纸机构进入工作时设计成具有包 装纸滞后效果来给出的,所以采用这种原理定位的 系统称为“制动进退式 ”自动光电定位系统。以决定 包装纸速度的横向封、切速度作为参考基准,以调整 送纸速度与之同步来控制包装纸的封切位置误差, 这就是连续定位系统最基本的原理 。 2 制动进退式定位系统的分析 下面分析制动进退式光电定位系统,包装机传 动系统图1
。 包装过程如下:片状包装纸由卷筒1引出,经光 电检测器2再由成形器5成形和牵引辊6,纵封辊7 制成包装。已充填包装物的包装袋上下整形输出, 经输送带送到横封头8横封并切断排出成品 。传动 部分是:主电机M1将运动传入横封传动轴,再经不 等速机构9带动横封头传动,不等速机构是用来调 整横封头8的封切瞬时速度,使之与包装袋移动速 度同步的
。另一路则经无级变速差动机构13的调 节,可以手动或通过单相伺服电机控制完成。调节 无级变速差动机构13可以得到所需袋长 。最后一 路经差动机构18到勾爪输送链
。差动机构18为自 动调整机构,主要用来调节勾爪输送链与横封头同 步。 在包装过程中,用光电传感器检测包装纸移动 速度与横封速度作比较,判别它是慢是快,通过超越 离合器电气系统控制超越电机M3动作使之运转或 制动停止,以达到误差补偿的目的 。 42 图1 传动系统间图 1·纸卷 2·反射光电头 3·包装物 4·下纸辊轮 5·成行器 6·牵引辊轮 7·纵封辊轮 8·横封头 9·不等速机构 10·超越离合器 11·主电机 12·无级变速器 13·伺服电机 14·输送机构 15·调速 机构16·送纸光电传感器 17·横封光电传感器 18·成品 19·勾爪差动机构 3 速度检测与包装纸长度测量 为保证包装过程中的精确定位,送纸速度与横 封切口速度是必需准确的测量两个参数,同时生产 过程中包装纸(每张)有长有短,从而如何在定位过 程中自动测定包装纸长度使之与我们生产设定相符 合,也是非常重要的。 纸速的测量是由光电接近开关17来完成的,我 们把测量纸速的光电接近开关输出的脉冲周期记为 T纸它的导数1/T纸即为送纸辊的传动速度
。横封 切口速度是由光电接近开关来测量的。我们把刀切 速度光电接近开关输出的脉冲周期记为T刀,它的 倒数1/T刀即为横封速度间接计算得到的 。在包装 设计中,包装纸被紧压在送纸辊上,压辊的线速度则 为包装纸的送纸速度V纸=πD/T纸,式中的D为送 纸辊直径
。经过横封切口后的被切长度L纸= V纸T刀=πDT刀/T纸 4 色标对标方法与调整 为保证包装全自动定位,需要控制伺服电机 M2使送纸速度与横封头切口速度同步。然而对设 计为同步的系统,由于运转的偶然波动以及操作扰 动等方面因素都会使原来同步系统失步 。从而需要 在基本同步的系统中加入色标检测与控制电路,随 时校正,连续进行误差补偿
。保证切封位置不变,这 就需要借助包装纸上的色标来定位完成。色标定位 对标对包装材料 、光电检测方法
、色标的印刷等都提 出一定的要求 。就包装材料而言,要求有较高的密 度,滑度厚度均匀、而且要有一定的抗拉伸能力
。光 电检测方法随不同的包装材料有透射式和反射式两 种。透射多用于透明包装材料的检测,而反射式则 用于难以透光或不能透光的包装材料的检测 。通常 高速度的包装机设计,大多采用反射式光电检测方 法,因为它具有较高的检测灵敏度
。对色标印刷要 求,定位色标必须能有遮光或通光的作用,同时随包 装产品的大小和检测方法的不同,定位色标要有足 够的遮光面积,以保证光电检测时信号的可靠性。 有了良好的包装材料,合适定位色标与正确的光电 遮光反射式传感器测量色标方法,就可以进行色标 对标与调整 。 按上述原理与方法设计的枕式多功能包装机, 配上微电脑控制的纸长设定调节以及色标定位系 统,彻底解决了全自动光电定位问题。系统高速运 平稳可靠,封切准确,是目前最先进 、最理想的机 型之一
。 参考文献 1 许林成·包装机械原理与设计·上海科技出版社, 1998·19~21 2 彭国勋·自动包装机的设计原理·西安:西北轻工业学 院,1983·85~88 3 刘云霞·自动包装机定位系统分析·包装与食品机械, 2000(2)·8~11 4 蒋需忠·枕式糖果包装机光电自动定位系统分析·机电 工程,2001·(5)(208~210) (收稿日期 2002-04-12) 危害分析和关键控制点的应用 许伟芳 艾永才(无锡市食品公司 214041) 王宏图(无锡市卫生防疫站 214002)

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