智能化包裝技術(shù)及機(jī)械設(shè)備應(yīng)用發(fā)展

王永剛

摘 要：隨著人民生活水平的提高，對于包裝的質(zhì)量和效率，勞動強(qiáng)度的要求越來越高，包裝機(jī)械設(shè)備也要相應(yīng)提高，使新設(shè)備自動化程度高，智能化強(qiáng)。例如瓶裝水制作工藝，要求設(shè)備能夠自動塑性，灌水，貼皮，實(shí)現(xiàn)自動化一體化流程工藝。本文闡釋了包裝機(jī)械自動化發(fā)展方向，如何有效提高機(jī)械包裝效率，推動包裝機(jī)械設(shè)備向著自動化，智能化方向發(fā)展，希望可以對工廠生產(chǎn)產(chǎn)生借鑒意義。

關(guān)鍵詞：包裝機(jī)械;自動化;智能化

前言：包裝機(jī)械的發(fā)展是一個逐漸智能化，無人化的過程。從50年代以來，國內(nèi)就開始引進(jìn)包裝機(jī)械設(shè)備，大大提高了工作效率，后來國內(nèi)開始根據(jù)自身?xiàng)l件自主設(shè)計(jì)研發(fā)包裝機(jī)械設(shè)備，指導(dǎo)今天，我國包裝工藝大大提高，已經(jīng)成為世界的工廠，包裝產(chǎn)業(yè)成為了結(jié)合了多門科學(xué)，多門工藝的產(chǎn)業(yè)，還與高速智能計(jì)算機(jī)和高精度機(jī)械相結(jié)合，其復(fù)雜程度逐漸增高，操作流程逐步簡化，使得工廠生產(chǎn)正在向無人化方向發(fā)展。

1.包裝機(jī)械設(shè)備發(fā)展的幾個階段

1.1 50年代到60年代包裝機(jī)械設(shè)備發(fā)展和特點(diǎn)

國外先進(jìn)包裝國家在1945年就開始包裝機(jī)械設(shè)備自動化，其主要特點(diǎn)是：包裝工藝流程由機(jī)械設(shè)備完成，由簡單的模擬電子設(shè)備控制，實(shí)現(xiàn)簡單的功能，大大提高了工作效率，為西方發(fā)達(dá)國家在世界站穩(wěn)腳跟打下了基礎(chǔ)。

1.2 70年代以后包裝技術(shù)設(shè)備發(fā)展及特點(diǎn)

70年代智能計(jì)算機(jī)已經(jīng)發(fā)展為小型集成電路，其計(jì)算能力和信息處理能力大大增強(qiáng)，人們開始意識到使用集成電路代替?zhèn)鹘y(tǒng)模擬電路和數(shù)字電路，使得整個包裝工藝流程更加高效，更加微型。而我國包裝機(jī)械起步較晚，在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)都沒有形成一個獨(dú)立的行業(yè)。從20世紀(jì)70年代末開始，包裝機(jī)械經(jīng)過30多年的發(fā)展，通過引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，在消化的基礎(chǔ)上再創(chuàng)新，逐步實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化生產(chǎn)，包裝行業(yè)基本形成了門類齊全、布局基本合理、品種基本配套的工業(yè)體系，現(xiàn)已成為機(jī)械工業(yè)中十大行業(yè)之一，為我國包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有效的保障。

1.3未來包裝機(jī)械設(shè)備發(fā)展方向

目前，國際包裝機(jī)械行業(yè)競爭日趨激烈，食品包裝機(jī)械正朝著高速、多功能化及控制智能化的方向發(fā)展。面對嚴(yán)峻的形勢，我國包裝機(jī)械行業(yè)必須提高產(chǎn)品的技術(shù)含量，走專業(yè)化發(fā)展的道路，靠技術(shù)進(jìn)步來推動行業(yè)發(fā)展。我國自動化技術(shù)在包裝生產(chǎn)線中已占50%以上，大量使用了電腦設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化控制，提高生產(chǎn)率、設(shè)備的柔性和靈活性，增加機(jī)械手以完成復(fù)雜的包裝動作。每個機(jī)械手均由單獨(dú)的電腦控制，攝像機(jī)監(jiān)控包裝動作并將信息反饋到電腦以調(diào)整動作幅度，保證包裝的質(zhì)量。采用模塊化設(shè)計(jì)思想，若是將計(jì)量裝置、制袋成形器、物料輸送、包裝材料輸送、熱封裝置和打碼裝置等設(shè)計(jì)成多種標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過標(biāo)準(zhǔn)模塊的合理組合，那么就能夠適應(yīng)不同物料特性、不同材料種類和不同包裝容量的要求。我國包裝機(jī)械行業(yè)直接服務(wù)于企業(yè)的生產(chǎn)過程，以及產(chǎn)品向消費(fèi)領(lǐng)域轉(zhuǎn)移的倉儲物流環(huán)節(jié)，對國民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展意義重大，包裝設(shè)備尤其是高端包裝設(shè)備的自主研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化一直是國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵的發(fā)展對象，重點(diǎn)向著高效化、柔性化、大型化、個性化、智能化方向發(fā)展。

2.機(jī)械包裝自動化分類

2.1機(jī)械包裝開環(huán)控制

機(jī)械開環(huán)包裝是由簡單的數(shù)字電路控制，由電機(jī)實(shí)現(xiàn)簡單的速度控制。電動機(jī)的轉(zhuǎn)速決定包裝工藝的效率，而電動機(jī)轉(zhuǎn)速還有電壓控制，電壓越高，轉(zhuǎn)速越快。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)是糾錯能力差，一旦某環(huán)節(jié)出現(xiàn)誤差，將被系統(tǒng)放大，并且無法彌補(bǔ)。所以實(shí)現(xiàn)在成本低，要求不高的食品加工上。

2.2機(jī)械包裝閉環(huán)控制

在機(jī)械包裝開環(huán)控制系統(tǒng)引入反向串接電路則構(gòu)成了閉環(huán)控制電路，即引入了負(fù)反饋調(diào)節(jié)電路，電壓輸入量與輸出發(fā)電機(jī)的電壓差是控制電動機(jī)轉(zhuǎn)速的物理量。機(jī)械閉環(huán)包裝可以利用傳感器自動控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)自動糾錯，其缺點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)成本較高，在包裝要求較低的生產(chǎn)線上應(yīng)用不必要，所以閉環(huán)控制應(yīng)用在對于包裝質(zhì)量要求較高的食品包裝上。

3.提高包裝自動化機(jī)械水平的措施

3.1嚴(yán)苛要求企業(yè)提高生產(chǎn)質(zhì)量

企業(yè)是包裝制造業(yè)的組成者與應(yīng)用者，所以企業(yè)應(yīng)該承擔(dān)提高包裝制造業(yè)的責(zé)任。當(dāng)前不論從國際國內(nèi)市場需求來看，都迫切要求我國的包裝機(jī)械企業(yè)能生產(chǎn)出品種規(guī)格更多的、技術(shù)性能更好的、自動化程度更高的包裝機(jī)械產(chǎn)品，但我們未能做到這一點(diǎn)。其原因固然很多，最主要的原因就是研究設(shè)計(jì)與制造包裝機(jī)械的企業(yè)水平不能滿足當(dāng)前包裝機(jī)械發(fā)展形勢的要求。企業(yè)素質(zhì)差、管理落后、技術(shù)和設(shè)備陳舊，沒有活力，效益差。所以要通過技術(shù)改造改善經(jīng)營管理、調(diào)整產(chǎn)量結(jié)構(gòu)、提高企業(yè)的技術(shù)吸收與開發(fā)能力，提高產(chǎn)品質(zhì)量與技術(shù)水平，增強(qiáng)企業(yè)活力提高企業(yè)效益，促進(jìn)良性循環(huán)。

3.2包裝基礎(chǔ)技術(shù)要過關(guān)

自動化的包裝機(jī)械產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)都要求較高，特別是可靠性指標(biāo)已成為包裝機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)口擋不住，出口出不去的一個重要因素根據(jù)全面質(zhì)量管理原則，國家有關(guān)部門要制定全面規(guī)劃、狠抓基礎(chǔ)元件、基礎(chǔ)電路、基礎(chǔ)材料和基礎(chǔ)機(jī)械等基礎(chǔ)技術(shù)，并提高包機(jī)的“三化”水平。要組織一些廠家專門生產(chǎn)包裝機(jī)械自動化所需的元器件或裝置，如生產(chǎn)日期在線打印裝置，熱封元件，溫、光控元件和裝置，小型無級變速器等。

3.3努力研發(fā)智能化，自動化包裝機(jī)械

把機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)和信息技術(shù)相結(jié)合，可開發(fā)出新一代的數(shù)字化、智能化和柔性化的機(jī)電一體化產(chǎn)品。這種產(chǎn)品自動化技術(shù)水平高、功能強(qiáng)、可靠性好、能耗低，在國際市場上有很強(qiáng)的競爭力。各先進(jìn)國家都十分重視開發(fā)這種類型的自動包裝機(jī)，近兩年日本又開發(fā)了一種新型智能化的FW-7000立式枕型自動包裝機(jī)。它采用I6位微信息處理機(jī)控制，在操作面板上設(shè)有計(jì)算機(jī)對話系統(tǒng)，通過自由改變存儲可用于控制多達(dá)30多種產(chǎn)品的自動包裝。它能根據(jù)操作速度自動調(diào)節(jié)熱封溫度，保證封口質(zhì)量。其微信息處理機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)可高精度調(diào)節(jié)色標(biāo)位置，通過專用電纜與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，并入遠(yuǎn)程系統(tǒng)操作。通過專用軟盤可隨機(jī)存入或調(diào)出存儲數(shù)據(jù)，并記憶大量產(chǎn)品數(shù)據(jù)該機(jī)還設(shè)有自動保險(xiǎn)裝置。該機(jī)于90年5月在日本名古屋首次展出，受到好評。

3.4培養(yǎng)機(jī)械方面人才

機(jī)電一體化技術(shù)是-門跨學(xué)科的綜合性很強(qiáng)的高技術(shù)。沒有精通微電子技術(shù)的人才是難以發(fā)展的。目前主要問題在于機(jī)電技術(shù)人員知識結(jié)構(gòu)上機(jī)電不相交融。在先進(jìn)的工業(yè)化國家，有關(guān)傳感技術(shù)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、傳遞和處理技術(shù)，接口和計(jì)算機(jī)操作、控制技術(shù)以及應(yīng)用軟件等方面的知識，已成為機(jī)械工程師的基本的需要?！，F(xiàn)在我國發(fā)展、推廣、使用機(jī)電一體化技術(shù)，需要大批既懂機(jī)械又懂微電子的“兩棲”技術(shù)人員。據(jù)有關(guān)方面在前幾年估計(jì)，我國機(jī)械工業(yè)系統(tǒng)在1990年前平均每年約需補(bǔ)充30000名機(jī)電“兩棲”技術(shù)人員，而現(xiàn)在還達(dá)不到需要量的1/3。因此抓緊培養(yǎng)機(jī)電一體化技術(shù)人才是加快我國機(jī)電一體化步伐的重要措施。也是加速我國包裝機(jī)械自動化發(fā)展步伐的重要措施。

結(jié)語：包裝產(chǎn)業(yè)目前態(tài)勢良好，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)逐漸向服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型，手工低效的包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)逐漸被淘汰。第三世界國家的崛起，使得包裝產(chǎn)業(yè)競爭激烈。面對這種情況，我國還需要提高包裝機(jī)械設(shè)備的技術(shù)含量。通過技術(shù)改革創(chuàng)新，提高自主創(chuàng)新意識，結(jié)合自身水平和其他國家優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，積極向頂級包裝國家挑戰(zhàn)。包裝機(jī)械自動化和智能化是未來包裝業(yè)的大趨勢，我國還需要積極抓住這一次的機(jī)遇，勇于迎接挑戰(zhàn)，努力使我國向著高水平制造業(yè)國家發(fā)展。

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