1前言
多年來，在自動包裝方麵，國內各個企業水平參差不齊，大多采用半自動包裝。研究設計的全自動大袋包裝機，是在半自動大包機基礎上，為提高包裝產能，增加機器自動化、智能化而自主設計開發並生產製造裝配的新型智能機，該機具有操作方便、外表美觀、性能穩定等特點。在元器件（電器元件、氣動元件等）選用方麵，優先選用進口元器件,使得質量可靠有保證;在設備控製和操作方麵，釆用可編程邏輯控製器（PLC）進行控製，以觸摸屏為用戶操作界麵,使得操作員上手容易、操作簡便;在機器調整方麵，一般隻須進行簡單的機器調整，就可以自動地、可靠地完成整個包裝工藝;在安全防護方麵，該機完善的監控和報警功能，能很好的保護機器和產品不受意外損傷，也方便操作人員迅速排除故障。
2包裝機的結構特征與工作原理
2.1總體結構及其工作特征和原理
研究設計的全自動大袋包裝機由機、電、氣高度集成，由機械裝置、電控係統、氣控係統三大部分組成。機械裝置在電、氣的協同作用下完成一係列機械動作。該機機械部分由兩大單元組成,即編織袋供袋單元和大包灌裝、折邊、縫包單元。圖1為機器結構總圖，圖2為自動上袋機，圖3為自動封口機。

如圖2所示，自動上袋機是將編織袋放入袋庫部件儲存,通過吸袋部件將編織袋尾部吸起,網鏈輸送部件將吸起的單個編織袋送到機器前端，由上開袋部件、下開袋部件將袋口打開成倒三角狀,撐袋部件進入袋口，並將袋口撐成長方形，通過旋轉90。,將成形的編織袋提供給自動封口機。
自動封口機如圖3所示,編織袋套在夾帶部件的夾帶器上時，有夾袋部件將其夾持,雙螺杆進料裝置完成稱量、灌裝功能，隨後夾袋部件完成展袋、放袋功能,將灌裝好的編織袋放在皮帶機部件上,護袋部件完成對袋口的夾持和護送功能，此時護袋部件皮帶的輸送線速度與皮帶機部件上的皮帶線速度一致，將灌裝好的編織袋護送到折邊、縫包工位，由自動折邊縫包裝置完成折邊、縫包功能,最後由皮帶機部件將成品輸出。
2.2主要結構組成
該機主要由袋庫部件、網鏈輸送部件、上開袋及下開袋部件、撐袋部件、吸袋部件、壓袋部件、自動折邊縫包部件、夾袋部件、護袋部件等組成。
(1)袋庫部件。如圖4所示，該袋庫部件為雙袋庫,分為左、右兩個袋庫，當右袋庫在工作區時,左袋庫為備用袋庫，操作人員可在左袋庫放入編織袋,一般編織袋個數在50左右，注意放置袋口的方向，袋子尾部和前擋板靠平,袋子兩側分別與左擋板、右擋板內側靠齊。當袋檢測窗下光電檢測到右袋庫編織袋用盡時，氣缸會推動滑動平台沿箭頭方向向右移動,將左袋庫推入工作區,此時右袋庫成為備用袋庫。如此往複運動，使整個放編織袋時不需要停機。該氣缸采用三位五通閥控製，處於安全考慮,操作員在放編織袋前按動按鈕將閥設在中位，放完袋後將按鈕複位即可。

(2)網鏈輸送部件。如圖5所示，電機減速機帶動網鏈按圖示箭頭方向運動，並將其上的編織袋送達到網鏈前端。接近開關B是用來確定網鏈方形口的停止位置,該網鏈有兩個方形口，在環形網鏈中均布，當接近開關B判別到方形口位置時，網鏈即停止;待吸袋部件將編織袋從袋庫吸取，編織袋尾部正好穿過方形口被提到網鏈上麵,在確認吸袋有效後，網鏈啟動，帶動編織袋運動。當接近開關A檢測到方形口位置時,會發信給取袋部件鬆開編織(2)袋尾部，這樣編織袋就完全由網鏈送達到預定位置,網鏈在下一個方形口被接近開關B檢測到停止，按上述循環不停地完成輸送編織袋的工作。

(3)上開袋、下開袋部件。如圖6所示,編織袋在網鏈輸送部件運載下到達托板上，擋袋氣缸帶動擋袋塊提前升起，擋住編織袋前端，光電檢測D在確認編織袋到達後，發信給開袋氣缸,開袋氣缸帶動真空分配器向下運動，上吸盤、中間壓塊、吹氣和真空分配器連接，上吸盤和中間壓塊同時壓向托板和下吸盤，同時真空打開,在真空壓力開關確認真空度達到要求後，開袋氣缸帶動上吸盤上移，光電檢測E是用來判斷開袋是否成功，如成功則將進行下一步撐袋動作，如不成功，則運行網鏈，將編織袋排除。開袋後袋口形狀如圖7所示。由上、下吸盤將袋口拉開,開袋成功的形狀為圖示倒三角形。光電檢測E如檢測不到倒三角形的上邊，則開袋失敗。

(4)撐袋部件。如圖8所示，擺杆開合氣紅帶動左撐袋擺杆、右撐袋擺杆同時打開和合攏,撐袋塊分別與左撐袋擺杆、右撐袋擺杆固連,以完成撐袋的功能。左撐袋擺杆、右撐袋擺杆分別繞左中軸、右中軸旋轉，撐開的位置使用調節擋塊來調節，以上位置根據編織袋寬度而定。
(4)撐袋杆進袋時形狀和撐袋時的形狀如圖9所示。
左邊為開袋時袋口形狀,當左撐袋擺杆、右撐袋擺杆合攏並探入袋口，左撐袋擺杆、右撐袋擺杆打開,將編織袋撐成矩形。為下一步上袋做準備，如圖10所示。

在伺服電機(如圖8)的旋轉帶動下，撐袋部件有四個工作位，即準備停止位由接近開關H識別，套袋位由接近開關G識別，上袋位由接近開關F識別,接近開關位置(如圖8),最後完成脫袋，此時左撐袋擺杆、右撐袋擺杆打開,在伺服電機驅動下回到準備停止位，左撐袋擺杆、右撐袋擺杆合攏為下一次撐袋作準備，如此往複循環,完成自動撐袋功能。
吸袋部件。如圖11所示，氣缸帶動真空分配器可做上、下往複運動，真空分配器上裝有吸盤、吸氣口(5)等。當網鏈方形口在預定位置停止時，吸袋部件氣缸帶動吸盤向下運動到達袋庫，真空吸袋，由真空壓力開關讀取真空值，在確認真空度達到要求時，氣缸帶動吸盤將編織袋底部提起，上升到預定位置，接近開關C發出信號網鏈開始運動，當網鏈運動到預定位置時，接近開關A（如圖5）發出信號，吹氣口吹氣，釋放編織袋，這樣編織袋就完全落在網鏈上部,並隨網鏈一起運動到達開袋工位。

（6）壓袋部件。如圖12所示，壓袋部件具有理袋的功能。壓袋輪裝在Z形支架上,Z形支架的中軸與關節軸承絞接,壓袋輪依靠自重壓在編織袋±o當吸袋部件取袋時，被吸取的單個編織袋在尾部提升過程中（如圖11）,編織袋受到壓袋輪的壓緊作用，處於緊繃狀態，當網鏈運動搓取編織袋過程中，由於壓袋輪的壓力作用，編織袋得以理平，而不會出現折疊現象。在編織袋接近脫離壓袋輪的時候，氣缸會推動Z形支架，帶動壓袋輪抬起，以方便編織袋脫離，每取一袋氣缸運動一次，如此往複循環。在左、右袋庫互換時，氣缸也會推動壓袋輪抬起,在袋庫到位後,氣缸縮回，壓袋輪靠自重壓在成組編織袋上。

（7）自動折邊縫包部件。如圖13所示,成品袋經過皮帶機部件輸送,依次由折邊機折邊，縫包機縫包,最後由皮帶機排除。
（8）夾袋部件。夾袋部件結構總圖如圖14所示,夾袋部件由夾袋組件、密封組件、展袋組件組成,分別對撐袋部件送上的編織袋完成夾袋、密封袋、展袋的功能。夾袋組件如圖15所示，當撐袋部件在上袋位（如圖10）時，將成形的編織袋套入了外料鬥的入袋口，此時右夾袋氣缸驅動右夾袋塊繞右旋轉中軸旋轉，將編織袋的長邊夾在右夾袋塊上;左夾袋氣缸驅動左夾袋塊繞左旋轉中軸旋轉，將編織袋的長邊夾在左夾袋塊上。當左、右夾袋板將編織袋夾緊時，撐袋部件再依次運動到脫袋位、準備停止位（如圖10）。在編織袋被夾緊在外料鬥上時，密封組件開始動作，夾緊編織袋的兩側短邊，以防止下料時有粉塵從編織袋兩側逸出，如圖16。

如圖16所示，上驅動氣缸通過齒條齒輪傳動,帶動右密封架完成打開和合攏動作，右密封墊安裝在右密封架上，合攏時夾持在外料鬥(圖15)上;下驅動氣缸通過齒條齒輪傳動，帶動左密封架完成打開和合攏動作，左密封墊安裝在左密封架上,合攏時夾持在外料鬥(圖15)上。左、右密封架工作時同時打開和合攏，以保證工作時間的同步。左、右密封架的工作位置如圖17,左密封架、右密封架合攏和打開位置，合攏時相互平行，分別旋轉90。為打開位。當處於打開位時,撐袋部件上袋,待撐袋部件回到準備停止位時，左密封架、右密封架回到合攏位置。

當密封部件完成合攏動作後，整個編織袋口四個邊已被夾持在外料鬥上，此時下料裝置可進行下料操作，物料通過內料鬥(圖15)進入到袋內，待稱量儀判斷物料達到規定重量時，左密封架、右密封架打開，開始展袋的工作，如圖18所示。左展袋氣缸推動左撐袋杆繞左展袋中軸往複擺動;右展袋氣缸推動右展袋杆繞右展袋中軸往複擺動，左撐袋杆、右撐袋杆同時打開和合攏。左展袋組件、右展袋組件固定在機架上,升降氣缸帶動支座沿左導軌、右導軌上、下滑動。如圖19所示，展袋組件工作位置圖。如圖19所示，當下完料後，左密封架、右密封架(見圖16)打開後，見圖19(a)圖,展袋杆從收縮位沿兩側展開，將袋口撐平。待左夾袋板、右夾袋板(見圖15)打開後，見圖19(b),此時裝好物料的編織袋自由下落,為保證撐袋口的展平形狀，展袋杆整體下移L距離。當編織袋落位時，見圖19(c),展袋杆回到上移位，以脫離袋口，方便編織袋輸出。展袋杆回到收縮位，見圖19(d),等待下一個編織袋上袋。

（9）護袋部件。在裝好物料的編織袋落在下麵的皮帶機後，護袋部件要完成對袋口的夾持和輸送工作，將編織袋送到折邊、縫包工位，如圖20所示。當成品袋落在皮帶機上時,此時皮帶機處於停止狀態，氣缸推動左夾送組件繞左中軸按弧形箭頭方向旋轉,同時左中軸通過傳動箱將動力傳給右中軸，右中軸帶動右夾送組件沿相對方向旋轉，二者合攏，將編織袋口夾持。伺服電機通過傳動箱將旋動動力分別傳遞給左輸送皮帶、右輸送皮帶,護送編織袋口移動；同時,皮帶機部件皮帶啟動，帶動成品袋沿直線箭頭方向移動，將成品袋輸送到下一個工位——折邊縫包工位。整個護袋部件的高低可以通過升降裝置調整，以滿足不同編織袋的要求。左、右輸送帶和皮帶機部件的線速度應調整為一致。護袋部件的工作位置如圖21。

如圖21所示，氣缸收縮位，左夾袋組件、右夾袋組件處於圖示打開位置時,成品袋落下;氣缸伸出，左夾袋組件、右夾袋組件合攏，將成品袋口夾持，左、右輸送帶旋轉，將成品袋送到下一工位，左夾袋組件、右夾袋組件恢複到打開位置，等待下一袋落下,如此循環往複。
3包裝機的主要規格及技術參數
研究所設計的基於粉狀物料的全自動大袋包裝機的主要規格及技術參數如表1所示。

4總結
研究設計的適用於粉末灌裝的全自動大袋包裝機具有如下優點：
1）操作簡便，易於實現自動化控製。通過可視屏設定參數後，可自動無人化生產，產線隻需人員巡視解決可能偶然岀現的故障。
2）結構簡潔，輸送穩定。可高速、穩定生產，非常適合大批量、長時間、生產動作重複性高的粉末灌裝生產裝箱線。
3）安全防護設備完善，能很好的保護機器和產品不受意外損傷，也方便操作人員迅速排除故障。
4）製造成本低，價格適當。具有良好的性價比，可減少客戶的投入及減少成本回收周期，有較廣的應用前景。

作者程亮，王雲亮，陳羿，榮亮，張端瑞

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