1引言
目前，世界先進包裝機械的發展已呈現出集機、電、氣、液、光、磁、生為一體的勢頭，提出機械的特征趨於“三高”——高速、高效、高質量⑴。生產的高效率化、產品節能可回收化、高新技術實用化、智能化已成趨勢，這也應該是我國包裝機械業的主流發展方向。在產品結構調整方麵，要盡快改變以低技術含量為主的狀況,K8凯发大酒店天生赢家國外先進技術，開發生產高效低耗、產銷對路的大型成套設備和高新技術產品,根據國情開發出適用的包裝國際市場。
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，而在國外早已是全自動式的了。
大袋包裝機具有包裝速度快、稱量精度高、性能穩定可靠、使用維修方便等優點。同時，包裝袋可重複利用，降低包裝成本,減少環境汙染。特別是考慮到勞動力的成本，大袋包裝機自動套袋裝置受到很多使用單位的青睞。所以本文著重研究大袋包裝機中自動套袋係統的工作原理及其設計思路。
2自動套袋裝置工作原理及其結構組成
2.1自動套袋裝置工作原理

自動套袋裝置原理如圖1所示⑵，首先供袋從儲袋庫中吸取,並送入到移袋裝置9的輸送皮帶上，再由輸送皮帶將包裝袋送到固定在機架10的托台上，後由上開袋口組件3與下開袋組件5共同作用，將包裝袋袋口吸開，此時送袋組件2上的拉袋鉤入袋口內，夾袋口組件4夾緊袋口兩端，並在送袋組件2上的氣缸作用下，將包裝袋由水平位套到垂直位的包裝機導料管上，此時，套袋裝置已經自動完成了供袋、上袋、套袋等動作。本裝置除完成套袋功能外,還需完成充填好的包裝物的袋口整形(整袋口組件6),整形好的袋口在托包組件8與推包組件7作用下，送入到下一工位封口。
本裝置還要求各組件與控製係統能協調配合,保證能自動檢測包裝袋上下料位、自動填補吸袋位、每次隻吸一條包裝袋、無空吸、漏吸現象，且開袋自如、開度可調、夾袋可靠⑶。本裝置以期完成每分鍾能輸送19條包裝袋(包裝袋尺寸為1020x550mm)的套袋任務。
2.2主要結構組成
(1)供袋組件
如圖2所示，供袋組件主要完成儲袋、吸袋、送袋與補袋等功能。儲袋功能是將製好的包裝袋存放在儲袋庫中，儲袋庫最多可儲存80-100條包裝袋;吸袋功能是將儲袋庫中的包裝袋每次隻吸一條;送袋功能是將吸取的包裝袋準確地送入到包裝袋開口位;補袋功能是本組件的主要組件,能將吸取後的包裝袋空位自動填補，保證吸袋可靠。上述各功能需在控製係統的作用下，相互協調配合，完成本組件總體功能。
(2)套袋組件

其具體結構見圖3所示。其組件固定在機架10±0從供袋組件送入的包裝袋，在圖1中位於包裝袋口中端上下部的上開袋口組件3和下開袋組件5以及安置在圖2中的夾袋口組件4共同作用下,將包裝袋袋口打開。其中夾袋口組件4共兩套，分別布置在套袋組件兩側，按側夾住包裝袋口兩端。在固定如圖3上部的氣缸驅動夾袋口組件4和鉤袋口組件分別夾緊和鉤住的包裝袋口的包裝袋一起，如圖3中的旋轉軸1旋轉90。到包裝機夾袋器側麵並將包裝袋套入夾袋器的套袋上。其中鉤袋口組件2的作用是保證包裝袋從水平位置旋轉到垂直位時袋口時刻保持敞開狀態。鉤子連接在擺杆上，擺杆機構由氣缸控製。在上下吸袋口組件將袋口吸開之後,鉤子在氣缸作用下立即插入袋口中，鉤子鉤好袋口後，氣缸推動擺杆擺動，隨之包裝袋被套上導料管了。
(3)夾袋口、下料組件

當包裝袋移至料口下方時，袋口已被夾袋組件4上的夾板夾住，氣缸推動下夾板向上夾板轉動，夾緊袋口。袋口夾緊後,係統發出控製信號打開稱量鬥導料管，物料進入包裝袋中，物料放完後氣缸回程關閉稱量鬥的導料管。
(4)托包組件與整袋口組件
裝完物料後，下方的托包組件8上的托板由氣缸推動上升將袋子托起，使袋口不受力,這樣可以避免袋口拉破或散包。這時袋口仍是敞開的,需要整平，便於下一步的自動封口動作。
整袋口組件采用左右兩套組件將充填好物料的包裝袋袋口用兩夾板夾平，夾板固定在四杆機構的輸出杆上，由整袋口組件6上的氣缸控製四杆機構動作，使兩輸出杆相對於中心線對稱擺動，先向外張開再夾攏，並在夾袋器上的夾板輔助下，整袋口組件中的兩夾板下移將袋口整平,然後兩類夾板同時鬆開，托包組件8上的驅動托板的氣缸也回程動作，緊接著推包組件7上兩側的“L”形推板將袋子夾緊後拉至下一工序。
整袋口工序采用四杆機構驅動夾板夾平，一方麵可以避免設計複雜的機械手係統，更重要的是因為連杆機構中的運動副一般均為低幅，其運動副元素為麵接觸，壓力較小,承載能力較大，潤滑好，磨損小,加工製造容易,且連杆機構中的低副一般是幾何封閉，對保證工作的可靠性有利。雖然連杆機構穩定性差，但由於夾板接觸麵積較大,對運動精度要求不高，選用連杆機構就能夠滿足要求，並能夠減少成本。
由上分析，通過相應機構動作，分別完成了套袋裝置的各個動作。也由此可知本方式結構簡潔、動作次序連貫、技術難度小、適應範圍較廣與可靠性高等優點。作為一理想的包裝袋套袋裝置，除滿足套袋功能外,本方式還要保證係統具有高的工作效率，由於套袋組件是本裝置的關鍵組件，其工作效率的高低、可靠性程度都直接影響了係統的工作性能，因此下麵就以係統工作時間為目標函數，研究提高係統效率的關鍵參數。•
3關鍵參數優化與運動循環圖
3-1關鍵參數優化
假設供袋組件從袋子被吸袋氣缸組件1吸起到袋子被夾袋組件4甩到導料管的最大運行時間為T,且單個袋子尺寸為定值，包裝袋長、寬分別為l與h袋口需打開寬度為w；為簡化計算，袋子厚度不作為主要參數考慮;袋子從被供袋氣缸組件1吸起豎直上的移動速度為v1,袋子從吸起到平移到移袋組件9上平麵移動的速度為v2，袋子在皮帶機上移動速度為v3,袋子從被上開袋口組件3和下開袋組件打開袋口所需的時間為2T1；(由於在氣壓一定時可認為T,為定值)，鉤子長度為l4,且插入袋口的旋轉速度為轉動角為v4，轉動角為α，袋子被夾袋組件4甩出到導料管速度v5，相關結構尺寸見圖4所示。

為提高組件生產效率，以組件最大工作時間T的最小值為目標函數，建立其優化模型如下：目標函數：

說明：目標函數(1)式有六項組成，是袋子被吸袋氣缸組件l吸起到袋子被夾袋組件4甩到導料管的總時間，不是係統的工作周期。對上述模型進行優化處理後，可得出△l1,△l2,w的近似最優解。

3.2各組件運動循環圖
根據各動作的配合要求，將圖1中的六個運動件按驅動件的推程與回程段和一個移動件在一個周期時間內對各件所需的時間與起、停點與等待時間繪製成表1所示的各工作件運動循環圖,表1中的循環周期T為供袋往複動作時間。

由表1可以得出，推程段表示驅動件(如氣缸)從初始位到極限位，回程段表示驅動件從極限位返回初始位。粗線表示各構件推程與回程所需的時間，空白處為構件停止時間。按上麵得岀的結構近似最優解與各構件動作循環圖,物化出如圖1所示的三維結構圖。
3.3現場運行驗證
以此結構構成的小顆粒裝物料大袋包裝機包裝生產線,在現場運行近1年以來，完成了裝袋近4萬餘噸。經現場檢測，產品性能穩定，損耗低，大袋包裝開袋自如、開度可調、夾袋可靠,套袋合格率大於99%以上,可完成每分鍾13包(40kg/包,包裝袋尺寸為1020x550mm)小顆粒狀物料套袋任務。
4結論
該設備能自動完成袋子送入導料管，自動完成每分鍾13包的工作量。為提高係統運行效率，優化處理了供袋組件的結構參數,提出了各構件動作循環圖。根據上述原理，並經現場運行驗證，得出此方法是可行的。

作者：王曉花,丁世雲,張國全，管瑞

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