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不规则物料一体化包装机的技术实现

来源:网络转载更新时间:2020-07-31 13:57:17点击次数:2045次

0引言

包装技术和设备是工业生产的一个重要行业。随着国民经济的发展,产品越来越向多样化、个性化和不规则化发展,因此包装方法和技术需要不断改进。世界上很多发达国家都十分重视包装技术的研究和包装设备的开发。目前,包装机械已成为我国机械工业中的十大行业之一。随着自动控制技术、计算机技术和信息技术的发展,包装行业引入了智能化、信息化的概念。包装机械的研发朝高速、多功能化及控制智能化的方向发展,以适应市场的需求。在日本,日立、富士通和凸版印刷株式会社已经大规模生产并销售智能标签⑴。在美国和欧洲,包括沃尔玛在内的主要零售商都在努力推广智能标签的使用,Timestrip公司和北美的家用电器集团合作,令其生产的清.洁产品都使用上了可以提示推荐使用时间的智能标签'幻。

由于三聚氢氨等事件带来的严重影响,国家加强了对食品和药品等的销售和使用管理,进一步制订了食品安全法。广大消费者对食品和药品的标注信息也更加关注。显然,研制高效和适应性强的包装设备以及能对包装产品进行全面、规范的信息标示的包装机已刻不容缓。

1设计方案

目前在包装行业,立式或卧式包装机通常只能包装规则形状的物料,对不规则物料的包装,多是用人工采取计量分配,成袋原材料为专用材料,包装信息打标由人工完成。这种方法存在的问题是:作业效率低、耗费人力,特别是多种不规则物料的包装;

而且人工包装容易造成对被包装产品的污染。此外,包装工序繁杂、设备占用场地大,同时管理众多规格预制袋非常不便。

目前,国外同类型设备采用包装预制材料的方式,预制材料由特别设备制备,国内采用国外同类型设备的话需进口大量原材料,我们研制的一体化包装机将改革这一工艺方法,采用国产包装袋原材料,不需要预制包装袋,做到包装袋随制随装,以避免因包装改良或变更造成预制袋的积压浪费。

根据不规则物料包装的特点,我们研制的不规则物料一体化包装机具有以下技术特点:

  1. 针对不同类或不规则的多种物料的精确分配问题,分别采取精确计数或秤重解决。
  2. 为了提高包装效率,使入袋与成袋工序各自同时进行,而且又不会互相产生干扰。
  3. 根据各类包装物品的要求,通过对建立的知识库进行査询和模糊匹配,使包装标识内容能按照设定的规则来获得,实现对食品、药品等国家有安全性要求的商品的规范化信息标示。
  4. 通过使成袋、供料、装料、封口和标识等工序并行运作,达到提高包装效率和包装质量的目的。
  5. 通过一体化机的结构设计和合理的工艺配置,达到缩短工时,减少设备占地面积的目的。

2技术实现

2.1一体化包装机采用的技术及结构特点

为了实现不规则物料的一体化包装,针对不规则物料的整个包装过程,采用了如下一些主要技术:

  1. 采用光电计数等技术进行物料计量分配口】。现行的电子计数充填方法,采用单道或多道机械供料器把物料有序送进,以逐粒跌落的方式供给,当充填速度较高时,计数和装料等待会对充填效率有较大影响。为了提高物料的充填速度,我们设计了一项专利结构⑷,即在各通道放料阀门下方的汇集料斗出口处设置一个总料门,其结构和工序示意如图1所示。在硬件控制系统我们增加了相应的控制与执行机构。系统的软件控制如图2所示。其原理是,当计数值达到预设装量值时,放料阀门关闭,同时总料门打开,计数继续。当落料完后,总料门又关闭。并打开放料阀门和进行更换包装容器”即计数和更换包装容器可同一时间进行,无须中断。

包装机落料控制系统的软件控制框图

 

图2落料控制系统的软件控制框图

  1. 采用单层薄膜折边成型、封边、封口和分切工艺,以便容易与供料、装料和自动打标等工序的时间并行匹配。
  2. 动力方面采用变频电机和步进电机,以保证控制的灵活性和准确性。
  3. 包装袋采取随制随装的方式,减少材料的耗费。
  4. 采用热转印智能打印机技术⑴,并开发智能包装标识知识库。
  5. 包装工序一体化,采用PLC控制各个工序的同步进行和协调,使成袋、供料、装料、封口和标识等工序能并行进行,并采用人机界面进行操作控制⑸0

在包装袋封口滚切工序的电路中,变频器VF0007S21A除用于包装袋卷膜电机的速度控制外,还通过热电偶检测,对包装袋的封口热压温度进行控制。一体化包装机结构创新点是采用多个工序并行进行方式.一体化机的各个部件结构也要对传统的形式进行改进,如采用组合式物料计量分配结构,对不同的物料配置不同的结构,方便实现功能等。一体化包装机的结构原理如图3所示。

一体化包装机结构原理图

 

图3一体化包装机结构原理

2.2一体化包装机的关键技术及实现措施

不规则物料的定量分配技术。对数量型不规则物料可通过光电、磁敏计数等技术进行计数分配,对无形状的粉剂或不易计数的物料等,通过自动称重或等容积法等手段计量,通过对不同类别的不规则物料选配不同供料源来实现;对物料的充填,通过简化充填过程,使之与各工序协调并行独立进行。

智能标识技术。按不同产品和行业的标识要求,组建知识库进行査询及模糊匹配。其实现涉及专家系统、计算机数据处理、模糊数据融合和模糊神经网络等技术。我们在了解国家相关食品、药品销售和管理法规的基础上,通过行业调査等手段,建立起相关产品的信息和知识库,在信息标识时根据原先输入的物品名称等信息,由算法程序来进行査找和匹配,然后由标识系统自动调出数据进行打标。

多工序的并行、集成一体化。并行作业的关键技术问题是各工序的节拍要一致。为了达到这一目的,我们通过优化成袋、供料、充填装料、封口和标识等工序,如通过简化充填过程,减少充填装袋时间,让各工序节拍一致、先后并行独立进行等。此外,采用在供料输送带两侧交错安排工位(见图3包装机的结构原理),使一体化机能达到提高生产效率(减少输送距离和管理人员)、减少设备占用空间的目的。

3—体化包装机的技术指标

通过反复研制和调试,研制出了不规则物料一体化包装机的功能样机,经测试与运行使用,制定了该设备在技术性能指标方面应达到的设计要求。

达到的具体技术指标如下:

  1. 外形尺寸,2500mmX1200mmX1500mm.
  2. 电源,AC220V,50Hz.
  3. 总功率,3kWo
  4. 配料精准性,2%。
  5. 包装速度»30~80包/min。
  6. 卷膜尺寸,内孔径75mm,外径450mm,宽度为300mm。
  7. 制袋尺寸,最大为300mmX150mm,最小为50mmX30mm。
  8. 适合卷膜材料为PAPER/PE,PET/PE和PP/PE等复合膜。

在不规则物料一体化包装机的研制过程中,经过反复研制与改进,使配料精度和包装速度等多顼性能指标不断提高,达到了包装机械的设计要求。

4结束语

不规则物料一体化包装机的研制,除可使不规则物料的包装与标识效率大大提高外,还可改进包装产品信息的标识效果。实际生产情况表明,使用该设备,可减少工序人员70%,减少工序占地面积30%。同时可避免因包装改良或变更所带来的预制袋的积压浪费,符合国家环保、降耗政策,是包装方法的重大改革。对提高我国包装行业的水平具有重要的意义。

 

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(此文关键词:立式或卧式包装机,全自动定量立式包装机,立体袋给袋式包装机,立式全自动颗粒包装秤,自动称重立式机包装)
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