機(jī)電一體化技術(shù)在包裝行業(yè)中的應(yīng)用研究

譚秉禮

摘 要：在各個(gè)領(lǐng)域都能看到機(jī)電一體化技術(shù)的身影，應(yīng)用較為廣泛。科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得機(jī)電一體化技術(shù)慢慢向多個(gè)領(lǐng)域延伸，自動(dòng)化技術(shù)逐漸得到提升。文章主要研究了機(jī)電一體化技術(shù)在包裝行業(yè)中的應(yīng)用，旨在為生產(chǎn)技術(shù)人員提供信息及參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;新機(jī)電技術(shù);包裝工藝;包裝行業(yè);包裝機(jī)械

前言

機(jī)電一體化技術(shù)涉及多個(gè)學(xué)科，是機(jī)械、電子、信息與控制技術(shù)的有效融合，在加工制造業(yè)、機(jī)器人、農(nóng)業(yè)等多個(gè)區(qū)域都有較為廣泛的應(yīng)用。在運(yùn)用過程中，機(jī)械裝置屬于系統(tǒng)的執(zhí)行者，電子信息相當(dāng)于系統(tǒng)的大腦部位，根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行分析歸納，從而得出相應(yīng)的決策，進(jìn)而對(duì)控制方法與算法驅(qū)動(dòng)進(jìn)行動(dòng)作。

1.機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向

工程力學(xué)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)、電子技術(shù)等得到了高速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)變?yōu)楫?dāng)前科學(xué)發(fā)展最為活躍的區(qū)域。機(jī)電技術(shù)在一定程度上豐富了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展，更改了以往的方式，并改變了設(shè)計(jì)方面，從面向制造轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛴脩?，在一定程度上加大了工程師的工作平臺(tái)與技術(shù)[1]。以往的機(jī)電產(chǎn)品加之微機(jī)控制，便可成為全新的產(chǎn)品，新產(chǎn)品擁有功能強(qiáng)、精度高、體積小等各種優(yōu)點(diǎn)，機(jī)電一體化應(yīng)用遍布各行各業(yè)，因此得到了社會(huì)各方面的認(rèn)可。

2.機(jī)電技術(shù)在包裝工藝方面的應(yīng)用

產(chǎn)品包裝工藝的發(fā)展主要是依靠相關(guān)的機(jī)電技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。包裝成型工藝分為多種類型，有塑料包裝、金屬包裝、紙質(zhì)包裝、玻璃包裝等相關(guān)類型。當(dāng)前為了響應(yīng)社會(huì)節(jié)能環(huán)保的要求，每種包裝形式均向材料輕量化、節(jié)能環(huán)保材料等方向發(fā)展。飲料用PET塑料瓶通過更改瓶口螺紋的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)注塑瓶胚重量的減輕、化工用PET吹塑桶通過調(diào)整控制原料出口的模芯與模環(huán)間隙的伺服控制器對(duì)擠出吹塑桶桶身的不同位置進(jìn)行壁厚控制而實(shí)現(xiàn)桶身減重、金屬包裝用覆膜鐵材料本身就是一種環(huán)保節(jié)能材料，而且還通過鋼廠軋機(jī)軋制出更薄的鋼帶和減薄的塑料薄膜進(jìn)行復(fù)合進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬罐的罐身進(jìn)行減薄減輕控制。經(jīng)過多年來(lái)的研究與調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，以上技術(shù)的全方位發(fā)展都是依靠當(dāng)前機(jī)電技術(shù)的發(fā)展支持。

3.機(jī)電設(shè)備在包裝行業(yè)中的作用

在今后的包裝機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，都擁有“三高”方面的特點(diǎn)，簡(jiǎn)單來(lái)講便是速度、效率、質(zhì)量都非常高。智能化的包裝機(jī)電設(shè)備發(fā)展的重點(diǎn)便是向能耗低、重量輕、效率高等方面發(fā)展。在我國(guó)，包裝水平慢慢轉(zhuǎn)移到先進(jìn)、智能、數(shù)字化方向，正邁向世界包裝高技術(shù)水平國(guó)家[3]。

隨著機(jī)電一體化水平的逐漸提高，包裝設(shè)備在可靠、先進(jìn)以及智能化等方面得以有效表現(xiàn)，融合科學(xué)設(shè)計(jì)以及計(jì)算機(jī)等方面的先進(jìn)技術(shù)?；使谏w包裝生產(chǎn)線是市場(chǎng)上比較成熟的啤酒玻璃瓶瓶蓋生產(chǎn)線，生產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)效率高。在皇冠蓋生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，通過技術(shù)改造，增加滾花凹凸模具零件及相應(yīng)的滾花工序過程，便可生產(chǎn)當(dāng)今市場(chǎng)上廣受歡迎的螺口鋁制瓶蓋，提高了舊設(shè)備的利用率，為企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了借鑒。鋼鐵廠的鍍錫鐵/鍍鉻鐵生產(chǎn)線通過技術(shù)升級(jí)改造，增加加熱、覆膜、放膜、冷卻等工序，便可成為現(xiàn)今接軌國(guó)際市場(chǎng)的覆膜鐵生產(chǎn)線。化工用吹塑桶從人工切料、人工鎖模的落后生產(chǎn)形式通過采用擠出電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)、原料管坯壁厚伺服控制、合模移模油缸液壓控制、整機(jī)觸摸屏+PLC集中控制大大提高了生產(chǎn)的自動(dòng)化、提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，贏得了客戶，增加了企業(yè)的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。

4.機(jī)電一體化技術(shù)在包裝機(jī)械中的運(yùn)用

機(jī)電一體化技術(shù)減少了機(jī)械傳動(dòng)部件的使用，因此降低了機(jī)械零件出現(xiàn)不同程度的磨損、各種零件配合間隙變化、受力變形等故障對(duì)整機(jī)設(shè)備的影響，最終使設(shè)備的各種誤差問題降低，與此同時(shí)，運(yùn)用電子技術(shù)能在一定程度上達(dá)到自動(dòng)檢測(cè)與控制，提升精確度，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

鋼帶橫剪剪切機(jī)在進(jìn)行定位與剪切時(shí)，客戶的要求涵蓋兩大部分，其中一部分為無(wú)色標(biāo)模式，鋼帶在伺服電機(jī)夾送輥和旋轉(zhuǎn)編碼器的共同作用下按照預(yù)設(shè)的剪切長(zhǎng)度定位完成后才能實(shí)施剪切，在速度方面剪切的動(dòng)作要控制在0.5秒左右，伺服定位的時(shí)間約在1.2秒間。第二部分可以被稱為色標(biāo)剪切模式，用于剪切已經(jīng)套印的鋼帶，這種模式需在已套印的鋼帶上同時(shí)印上色標(biāo)，并采用色標(biāo)傳感器檢測(cè)運(yùn)行中的鋼帶表面的色標(biāo)而實(shí)施剪切，剪切距離需設(shè)定在色標(biāo)位置相應(yīng)的地方。設(shè)備剪切定位的精度由機(jī)械部分和電氣部分的精度決定。機(jī)械部分包括伺服電機(jī)和夾送輥的聯(lián)軸器總成、減速機(jī)總成、傳動(dòng)齒輪總成、夾送輥輥筒周長(zhǎng)及其表面的摩擦力等因素，電氣部分則包括伺服電機(jī)電機(jī)軸承精度、伺服電機(jī)編碼器精度、色標(biāo)傳感器靈敏度等主要因素;因此要求技術(shù)人員需要綜合考慮機(jī)電兩方面因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。鋼帶覆膜生產(chǎn)線的加熱系統(tǒng)采用電磁加熱輥為主要的加熱元件，該加熱系統(tǒng)能對(duì)鋼帶從寬度上細(xì)分為多個(gè)加熱區(qū)域進(jìn)行加熱控制，并能在恒溫狀態(tài)下自行實(shí)現(xiàn)PID閉環(huán)通斷加熱控制，提高了控制的精度，節(jié)約了能源消耗。

5.使用機(jī)電一體化技術(shù)，促進(jìn)包裝機(jī)械自動(dòng)化

機(jī)電一體化有兩個(gè)重要的路徑，一方面是運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)較為傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)實(shí)施技術(shù)改造。另外一方面需提升單機(jī)自動(dòng)化水平，讓其在局部生產(chǎn)時(shí)達(dá)到自動(dòng)化。

5.1改變當(dāng)前包裝機(jī)械產(chǎn)品

使用機(jī)電一體化技術(shù)能改變當(dāng)前包裝機(jī)械產(chǎn)品，從而使得它在各個(gè)方面都有較高的水平發(fā)展。例如：在運(yùn)用傳感器檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，可實(shí)施在線監(jiān)測(cè)，運(yùn)用單片機(jī)與編程控制器實(shí)施數(shù)據(jù)處理與自動(dòng)控制，并采用伺服傳動(dòng)代替普通的傳動(dòng)部件，便可使得包裝機(jī)自身具有采集、檢測(cè)、反饋等各項(xiàng)功能，運(yùn)行時(shí)，可依靠程序自動(dòng)進(jìn)行包裝作業(yè)，使得各部分運(yùn)用協(xié)調(diào)、精準(zhǔn)，進(jìn)而確保產(chǎn)品質(zhì)量，來(lái)達(dá)到降低勞動(dòng)力。鋼帶覆膜生產(chǎn)線需要將PET薄膜在高溫高壓貼合下在鋼帶的兩側(cè)表面，因此必須保證鋼帶始終在生產(chǎn)線的中心線進(jìn)行輸送不跑偏，這除了依靠鋼帶生產(chǎn)線自身的張力閉環(huán)進(jìn)行控制外，還需要伺服糾偏系統(tǒng)對(duì)鋼帶的跑偏進(jìn)行在線糾偏。另外，進(jìn)行復(fù)合的PET薄膜也需要保證正確貼合在鋼帶的兩面才能生產(chǎn)出最終合格的產(chǎn)品，因此放膜系統(tǒng)也需要保證薄膜能實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼帶的跟隨糾偏，尤其是在生產(chǎn)三片罐用的覆膜材料過程中，不僅需要保證薄膜和鋼帶的兩側(cè)邊同步對(duì)齊，還需要實(shí)現(xiàn)鋼帶中間留空不覆膜部分的窄條兩面對(duì)齊，這均需要伺服糾偏系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)來(lái)保證。

5.2應(yīng)用機(jī)電一體化可對(duì)包裝機(jī)械實(shí)施功能復(fù)合

包裝材料的制作與包裝作業(yè)，可以將其分成兩個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)施單獨(dú)作業(yè)，由于生產(chǎn)的環(huán)境較多，從而傳輸?shù)墓ぷ髁恳苍谥饾u加大，運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)來(lái)達(dá)到功能復(fù)合，這樣可使得產(chǎn)品在同一包裝機(jī)上完成，能很好的降低生產(chǎn)成本。飲料用PET包裝瓶的包裝生產(chǎn)現(xiàn)在已經(jīng)和飲料廠的灌裝生產(chǎn)融為一體，現(xiàn)在新的灌裝設(shè)備已經(jīng)融合了吹瓶、灌裝、封蓋、貼標(biāo)為一體的綜合設(shè)備，取代了以前包裝材料廠和飲料灌裝廠的分開生產(chǎn)模式，大大節(jié)省了運(yùn)輸成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)和其余新技術(shù)的高速發(fā)展，這針對(duì)包裝行業(yè)來(lái)講，擁有較為重要的作用。此技術(shù)屬于較為先進(jìn)的新興技術(shù)，在發(fā)展過程中不是獨(dú)立存在的?？茖W(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各項(xiàng)技術(shù)的相互結(jié)合逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，之后通過相互的組合與配置，能使得產(chǎn)品具有更多的功能，機(jī)電一體化的發(fā)展和應(yīng)用也會(huì)變得更加寬廣。

參考文獻(xiàn)：

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