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立式制袋充填包机封口机构的智能化设计
作者:株洲工学院 鄢腊梅 曾晓红 袁友伟
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摘要:本文对立式制袋充填包装机的封口机构进行改进,采用8031单片机的微机控制,介绍了系统位移的测量方法、硬件结构和程序设计。此设计具有定位精度高,包装速度快等特点,具有重要的实用价值。
关键词:立式制袋充填包装机 袋成型器 单片机 自动控制

一、绪言

制袋充填包装机广泛应用于食品、医药、化工等行业。根据其制袋与充填物料的方向不同,一般分为立式与卧式两种形式。其中立式制袋充填包装机适应于松散体、胶体或液体的包装。卧式适应于各种形状的固态或颗粒物料,如点心、面包、香料等。

我国目前立式袋成型机结构复杂、调整机构多,且包装精度低,一般在±2%-3%之间,有的还在±3%以上,而国外同类产品包装精度为±1%,且稳定可靠。包装速度低,机械式和一般伺服控制成型机耗电量大,封口不结实,尤其是印有彩色图案的商标不能准确到位,那是因为包装纸的实际运动速度与预计的有误差,积累起来会使商标位置发生变动,迫切需要改进。

本文就立式制袋机的封口机构进行智能设计,同时,采用LEC光电编码器进行位移测量,并借助于功能强大的单片计算机进行数据处理和控制,能保证横封器的开合与包装袋的封口正好一致。提高了包装速度,封口结实,同时能使印有彩色图案商标定位切割准确,图形完整无缺。计算机控制、动画显示,可准确计量不同参数下包装情形并实时显示设备运行状态。

二、封口机构的创新设计

其原理简介如下:

由给料机实期送粉料(胶体或液体)到包装机上方的料斗器内,引进速度由光电定位装置控制,成卷的封口纸(或其它包装材料)经导辊带动引进至翻领成型器,被折弯后再由纵封器搭接成为圆筒状,物料被自动计量后充填到制成的袋内,横封器在进行热封切割的同时将袋筒间歇地向下牵引,最后形成搭接纵缝三面封口扁平袋,完成一个袋的封口。

此封口机构能在同一台设备上、同一竖直方向上自动完成包装袋成型、计量、打印日期、充填、封口、切断、输出等工序,所用包装材料主要是具有可热封的塑料单膜的各种复合膜(如纸-塑复合,塑-塑复合,铝-塑复合等)。

系统采用LEC-200BM-G05D小型光电编码器进行位移测量,采用8031单片机进行运动控制,能保证纵、横向封接可靠且顺利进行,包装纸的运动速度能有效地得到控制,尤其是能保证印有彩色图案的商标,定位切割准确无误。

三、定位色标位移量的测量

利用光电传感器跟踪卷上的等距色标而进行自动控制。这样,就要求印刷卷带的图案必须满足一定条件:使标记与底面色差明显,或者让标记部位具有足够的透明度甚至用冲孔来代替,以便配备相适应的反射式或直射式光电传感器;并根据包装物品的大小、卷带供送速度的快慢及检测方法的不同,定位色标应有适当的形状、面积和足够准确的间距。

四、控制系统硬件设计

控制系统以8031单片为核心,由27256程序存储器和 62256数据存储、信号输入、键盘、LED显示器、硬件看门狗、互锁保护以及电磁换向阀驱动等电路组成。

在封口运动过程中,由编码器输出的脉冲信号经传输线送到主机板上,8031每经过一定时间从THx和(x为0或1)寄存器中取出测量值,通过LED数码管显示出来;另一方面把测量的定位色标与其标准值进行比较,如果其绝对值超过2mm(此值可通过键盘设定),就进行自动调整,直到调整到其位移差在设定值范围内。

五、软件设计

系统采用MCS-51汇编语言编写,采用模块化结构设计,主要包括显示、读键、故障分析、报警、信号、取测量值、数据转换、同步调整、执行等功能模块。

六、结语

此立式制袋充填封口机构的创新改造设计,其翻领袋成型器的制作,由计算机设计、加工而成的翻领袋成型器,能精确保证成型器各点的尺寸和精度。采用人机界面展现最简单控制特性,使制袋长度、制袋速度、报警袋数、工作方式等一系列数据的设定和显示通过触摸屏输入、显示,具有定位精度高、定位色标测量值与标准值相减,其绝对值能保证小于2mm,而且机器能自动调执行模块,能提高其封口速度。通过对湖北荆州食品包装厂的立式制袋成品包装机进行的改进,封口速度由原来的150包/分,提高至3000包/分,其定位精度小于2mm,且制成的袋外观平整、挺括、形状美观、封边热合强度高。

采用LEC小光电编码器进行位移测量,采用8031单片机进行运动控制,可且顺利进行,横封器的开合与包装袋的封口正好一致,尤其是能保证印有彩色图案的商标,定位准确无误,图形完整无缺。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (7/13/2005)
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