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枕式包裝機光電自動定位 係統的設計

發布時間:2020-07-08 14:45:40 |來源:網絡轉載

引 言                  

很強、適合多種規格商品包裝的連續式包裝機枕式包裝機是一種包裝能力它不但能用於無商標的包裝材料的包裝,而且能夠使用預先印有商標圖案的卷筒材料進行高速生產。在包裝過程中,由於包裝材料上印刷的定位色標之間存在誤差包裝材料的拉伸以及機械運轉中的波動等因素的影響,包裝材料上預定的封切部位有可能偏離正確的位置,於是就產生誤差。為了消除誤差而達到正確封切的目的,筆者經過多年的努力工作最後采用連續進退式光電自動定位係統,該係統由差動機構、凸輪組、光電頭等裝置組成。通過該係統在枕式包裝機上的應用,實現了該機連續供紙、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係統
的基本原理

包裝紙在自動包裝機上連續進給、成形製 袋、充填和封口的過程中,由於定位色標的印刷誤差、機器運轉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、切速度不同步而產生封、切位置的偏差,因此需要隨時予以校正,連續地進行誤差補償⑵。綜合誤差是一個變量,但是對於具有較高質量和印刷精度 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可保持在很小的範圍內。這樣就能通過定位係統定期地(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,係統給岀一個負的補償量,也就是由送紙機構減速來達到補償;如果包裝紙滯後,是個負誤差,係統給岀一個正的補償量,使送紙機構增速。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。因此設計總是使係統給予補償過頭一 點,給定一個稍大於絕對誤差值的補償量,人 為地使它超差,當這次測定誤差為負,則補償一個過量的正值,下一次測定、比較之後必定岀現正誤差, 定位係統自動地補償一個給定的負值之後,又恢複岀現負誤差,如此循環、正 負交替,使誤差控製在一定的範圍內,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係統稱為“進退式”自動光電定位係統。 以決定包裝速度的橫向封、切速度作為參考基 準,以調整送紙速度與之同步來控製包裝紙的封、切位置誤差,便是連續定位係統最基本的原理。

2進退式定位係統的機構工作原理

其包裝過程如下:片狀包裝紙以卷筒1引出,經光電檢測器2再由成形器5成形和牽引6、縱封輥7製成筒袋,已充填包裝物的筒袋由上下整形輸送帶輸送,經回轉橫封頭8橫封和切斷排岀成品。 機械傳動部分是:電機M1經變頻調速將運動傳入橫封傳動軸,再經不等速機構9帶動橫封頭8轉動。不等速機構是用來調整橫封頭8的封切瞬時速度,使之與筒袋移動速度同步,並且封切之後迅速分開。另一路則經由無級變速機14 輸入差動機構15而帶動包裝紙進給係統,包括牽引輥輪、縱封輥輪和輔助送紙輥。調節無級變速機14可以得到所需的袋長。最後一路是經差動機構18到勾爪輸送鏈,差動機構18為手動調整機構,主要用來調節勾爪輸送鏈與橫封頭同步。

當包裝紙在機器的橫封頭上正確封切時, 凸輪微動開關11、12必須調整到各自換向的臨界狀態,而光電檢測器此時要對準定位色標,這是包裝機的初始狀態。在包裝過程中,檢測器輸岀的光電脈衝訊號,經由凸輪開關11、 12來使包裝紙的移動速度與橫封速度作比較, 判別它是慢是快,通過電氣係統控製伺服電機M動作,使之正轉或反轉,這個補償量輸入差動機構15從而使送紙機構增速或減速,以達到誤差補償的目的。

因此,光電檢測器%光電頭)、凸輪限位開關、伺服電機、差動機構和電氣控製係統是進退式光電自動定位係統必不可少的條件。這裏光電檢測器是光電定位係統的眼睛,隨時監視著包裝紙的移動狀況。光電檢測方法隨不同的包裝材料有透射式和反射式兩種,透射式用於透明包裝材料的檢測,而反射式則用於難以透 光或不能透光的包裝材料的檢測,通常高速度的包裝機設計,大都釆用反射式光電檢測方法, 因為它具有很高的檢測靈敏度。在設計過程中,根據傳動比和結構布局, 我們采用的是錐齒輪空間差動機構和行星齒輪
差動機構示意圖靈敏度和分辨率,能實現快速響應,可構成廉價的開環控製係統。為了便於調整開關的工作狀態,控製限位開關的凸輪,一般由兩片組成, 可相對繞軸旋轉來調整。

另外,采用光電自動定位的包裝機,尤其是高速包裝機能夠穩定運轉,除以上良好的設計之外,該機對包裝材料、定位色標和檢測方法也提岀一定的要求。與電控凸輪軸具有固定的傳動 比),這是定位係統特有的關係。此位置也叫同 步狀態,因為此時即使有光電信號輸入,控製伺服電機的微動開關11、12均處於斷開狀態, 因此,哪一個開關都沒有接通增速、減速回路, 補償機構不動作,當凸輪微動開關處於A區的狀態時,光電信號輸入,表示紙速過快,這時開關11閉合,開關12仍然斷開,減速回路接通,伺服電機反轉,送紙機構減速;當凸輪微動開關處於C區的狀態時光電信號輸入,表示紙速過慢,此時開關11仍處在斷開狀態,開關12則接通增速回路,從而送紙機構增速。

以上的誤差補償量是由時間繼電器給定的, 其給電時間應嚴格通過計算設定,正負補償時間可以有不同的設定值。

凸輪限位開關13是用來控製光電信號 進 入控製係統的時間範圍的。若要求係統每封切 兩包測量、補償一次誤差,則凸輪13應每封切 兩包轉一圈並在橫封頭處於正確封切位置前後 30毫米的區間打開(開關接通),讓放大的光電 訊號通過,保證定位係統可靠的工作,不受別 的訊號幹擾。

事實上,在機器正常運行過程中,係統補償大都處在正補償的狀態。送紙係統通常容易產生負的誤差,這樣在每封切兩包後進行一次正的補償,對傳動係統是很有益的,容易保證伺服係統的運行精度。

4色標重合方法及調整

在以往的設計當中,對於色標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倍節長。這樣一來,光電頭的安裝位置就要隨包裝材料上色標的位置而定,這在實 際設計中是比較困難的。事實上,從以上的補並在後續的研究中逐步實現,為此,以加快我國清選機品種的升級與換代,同時將新技術、 新工藝應用到清選機的研製和開發當中,努力縮小與國外的差距,提升農業機械的研究水平。

 

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