0引言

包裝技術和設備是工業生產的一個重要行業。隨著國民經濟的發展，產品越來越向多樣化、個性化和不規則化發展，因此包裝方法和技術需要不斷改進。世界上很多發達國家都十分重視包裝技術的研究和包裝設備的開發。目前,包裝機械已成為我國機械工業中的十大行業之一。隨著自動控製技術、計算機技術和信息技術的發展，包裝行業引入了智能化、信息化的概念。包裝機械的研發朝高速、多功能化及控製智能化的方向發展,以適應市場的需求。在日本，日立、富士通和凸版印刷株式會社已經大規模生產並銷售智能標簽⑴。在美國和歐洲，包括沃爾瑪在內的主要零售商都在努力推廣智能標簽的使用，Timestrip公司和北美的家用電器集團合作，令其生產的清.潔產品都使用上了可以提示推薦使用時間的智能標簽'幻。

由於三聚氫氨等事件帶來的嚴重影響，國家加強了對食品和藥品等的銷售和使用管理，進一步製訂了食品安全法。廣大消費者對食品和藥品的標注信息也更加關注。顯然，研製高效和適應性強的包裝設備以及能對包裝產品進行全麵、規範的信息標示的包裝機已刻不容緩。

1設計方案

目前在包裝行業,立式或臥式包裝機通常隻能包裝規則形狀的物料，對不規則物料的包裝，多是用人工采取計量分配，成袋原材料為專用材料,包裝信息打標由人工完成。這種方法存在的問題是:作業效率低、耗費人力，特別是多種不規則物料的包裝；

而且人工包裝容易造成對被包裝產品的汙染。此外,包裝工序繁雜、設備占用場地大，同時管理眾多規格預製袋非常不便。

目前，國外同類型設備采用包裝預製材料的方式，預製材料由特別設備製備，國內采用國外同類型設備的話需進口大量原材料，我們研製的一體化包裝機將改革這一工藝方法，采用國產包裝袋原材料,不需要預製包裝袋,做到包裝袋隨製隨裝，以避免因包裝改良或變更造成預製袋的積壓浪費。

根據不規則物料包裝的特點，我們研製的不規則物料一體化包裝機具有以下技術特點：

1. 針對不同類或不規則的多種物料的精確分配問題，分別采取精確計數或秤重解決。
2. 為了提高包裝效率，使入袋與成袋工序各自同時進行,而且又不會互相產生幹擾。
3. 根據各類包裝物品的要求，通過對建立的知識庫進行査詢和模糊匹配，使包裝標識內容能按照設定的規則來獲得，實現對食品、藥品等國家有安全性要求的商品的規範化信息標示。
4. 通過使成袋、供料、裝料、封口和標識等工序並行運作，達到提高包裝效率和包裝質量的目的。
5. 通過一體化機的結構設計和合理的工藝配置，達到縮短工時,減少設備占地麵積的目的。

2技術實現

2.1一體化包裝機采用的技術及結構特點

為了實現不規則物料的一體化包裝，針對不規則物料的整個包裝過程,采用了如下一些主要技術：

1. 采用光電計數等技術進行物料計量分配口】。現行的電子計數充填方法，采用單道或多道機械供料器把物料有序送進，以逐粒跌落的方式供給，當充填速度較高時，計數和裝料等待會對充填效率有較大影響。為了提高物料的充填速度,我們設計了一項專利結構⑷，即在各通道放料閥門下方的匯集料鬥出口處設置一個總料門，其結構和工序示意如圖1所示。在硬件控製係統我們增加了相應的控製與執行機構。係統的軟件控製如圖2所示。其原理是，當計數值達到預設裝量值時,放料閥門關閉，同時總料門打開，計數繼續。當落料完後，總料門又關閉。並打開放料閥門和進行更換包裝容器”即計數和更換包裝容器可同一時間進行，無須中斷。

圖2落料控製係統的軟件控製框圖

2. 采用單層薄膜折邊成型、封邊、封口和分切工藝，以便容易與供料、裝料和自動打標等工序的時間並行匹配。
3. 動力方麵采用變頻電機和步進電機，以保證控製的靈活性和準確性。
4. 包裝袋采取隨製隨裝的方式，減少材料的耗費。
5. 采用熱轉印智能打印機技術⑴，並開發智能包裝標識知識庫。
6. 包裝工序一體化，采用PLC控製各個工序的同步進行和協調,使成袋、供料、裝料、封口和標識等工序能並行進行，並采用人機界麵進行操作控製⑸0

在包裝袋封口滾切工序的電路中，變頻器VF0007S21A除用於包裝袋卷膜電機的速度控製外，還通過熱電偶檢測，對包裝袋的封口熱壓溫度進行控製。一體化包裝機結構創新點是采用多個工序並行進行方式.一體化機的各個部件結構也要對傳統的形式進行改進，如采用組合式物料計量分配結構，對不同的物料配置不同的結構，方便實現功能等。一體化包裝機的結構原理如圖3所示。

圖3一體化包裝機結構原理

2.2一體化包裝機的關鍵技術及實現措施

不規則物料的定量分配技術。對數量型不規則物料可通過光電、磁敏計數等技術進行計數分配，對無形狀的粉劑或不易計數的物料等，通過自動稱重或等容積法等手段計量，通過對不同類別的不規則物料選配不同供料源來實現;對物料的充填，通過簡化充填過程,使之與各工序協調並行獨立進行。

智能標識技術。按不同產品和行業的標識要求,組建知識庫進行査詢及模糊匹配。其實現涉及專家係統、計算機數據處理、模糊數據融合和模糊神經網絡等技術。我們在了解國家相關食品、藥品銷售和管理法規的基礎上,通過行業調査等手段，建立起相關產品的信息和知識庫，在信息標識時根據原先輸入的物品名稱等信息，由算法程序來進行査找和匹配，然後由標識係統自動調出數據進行打標。

多工序的並行、集成一體化。並行作業的關鍵技術問題是各工序的節拍要一致。為了達到這一目的，我們通過優化成袋、供料、充填裝料、封口和標識等工序，如通過簡化充填過程,減少充填裝袋時間，讓各工序節拍一致、先後並行獨立進行等。此外，采用在供料輸送帶兩側交錯安排工位（見圖3包裝機的結構原理），使一體化機能達到提高生產效率（減少輸送距離和管理人員）、減少設備占用空間的目的。

3—體化包裝機的技術指標

通過反複研製和調試，研製出了不規則物料一體化包裝機的功能樣機，經測試與運行使用，製定了該設備在技術性能指標方麵應達到的設計要求。

達到的具體技術指標如下：

1. 外形尺寸，2500mmX1200mmX1500mm.
2. 電源,AC220V,50Hz.
3. 總功率,3kW_o
4. 配料精準性,2%。
5. 包裝速度»30~80包/min。
6. 卷膜尺寸，內孔徑75mm,外徑450mm,寬度為300mm。
7. 製袋尺寸,最大為300mmX150mm,最小為50mmX30mm。
8. 適合卷膜材料為PAPER/PE,PET/PE和PP/PE等複合膜。

在不規則物料一體化包裝機的研製過程中，經過反複研製與改進，使配料精度和包裝速度等多頊性能指標不斷提高，達到了包裝機械的設計要求。

4結束語

不規則物料一體化包裝機的研製，除可使不規則物料的包裝與標識效率大大提高外，還可改進包裝產品信息的標識效果。實際生產情況表明，使用該設備，可減少工序人員70%,減少工序占地麵積30%。同時可避免因包裝改良或變更所帶來的預製袋的積壓浪費，符合國家環保、降耗政策，是包裝方法的重大改革。對提高我國包裝行業的水平具有重要的意義。

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