全自動打包機(jī)智能生產(chǎn)線的研制

喬國昌 包 君

（山東交通職業(yè)學(xué)院，山東 濰坊261206）

1 背景

自動打包機(jī)應(yīng)用極其廣泛，多應(yīng)用于食品包裝，醫(yī)藥包裝，郵政包裹包裝等包裝類行業(yè)，并且它能有效地降低企業(yè)成本，使用更少的勞動力卻能有更好的收益，還能提高工作效率。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)以及電子技術(shù)在包裝機(jī)械上應(yīng)用越來越多。包裝企業(yè)對包裝機(jī)械的精度、性能以及功能的要求也越來越高。高度自動化、智能化已經(jīng)成為包裝機(jī)械未來發(fā)展的主要趨勢，機(jī)械制造企業(yè)在為用戶提供生產(chǎn)自動線或生產(chǎn)流水線設(shè)備時更注重成套完整性。技術(shù)性能趨向于速度高、準(zhǔn)確度高、可靠性高；其應(yīng)用性趨向綜合性、組合性。檢測技術(shù)從最初的依靠人工目視檢測到現(xiàn)在以無損檢測、計(jì)算機(jī)視覺檢測為主技術(shù)階段的發(fā)展。

全自動打包機(jī)是目前國內(nèi)所有包裝企業(yè)緊缺的先進(jìn)設(shè)備之一,打包機(jī)能完成將多個包裝物用捆扎帶緊束在一起的功能，本企業(yè)涉及生產(chǎn)的全自動打包機(jī)智能生產(chǎn)線是根據(jù)企業(yè)客戶的要求量身定做的，經(jīng)過市場調(diào)查分析，淘汰過去的紙繩、塑料繩、鋼帶等不合適的材料，使用制造方便、強(qiáng)度適中的塑料帶，作為捆扎材料，對產(chǎn)品進(jìn)行捆扎打包。在保證產(chǎn)品整齊美觀的同時，為產(chǎn)品的安全運(yùn)輸提供保障，使產(chǎn)品在運(yùn)輸和貯存過程中不發(fā)生四處散落的現(xiàn)象。

為此，根據(jù)我國包裝行業(yè)的實(shí)際要求和發(fā)展趨勢，研發(fā)高質(zhì)量、高可靠性的自動打包機(jī)是非常必要的。

2 設(shè)計(jì)來源及思路

近幾年，隨著吹塑機(jī)、貼標(biāo)機(jī)、測漏機(jī)等包裝機(jī)械發(fā)展，推動了包裝企業(yè)的發(fā)展，但在包裝方面的自動化設(shè)備，缺少全自動機(jī)械產(chǎn)品，手動半自動打包機(jī)可以說是打包機(jī)新型先進(jìn)的氣動包裝機(jī)械。雖然適于包裝各種塑料產(chǎn)品，但它耗時久，不能完全達(dá)到取代人力減少勞動力的效果，因此需要一款全自動打包機(jī)來彌補(bǔ)當(dāng)前行業(yè)的缺陷。將全自動生產(chǎn)線進(jìn)一步完整化，同時也提高了企業(yè)的自主創(chuàng)新能力（圖1）。

圖1

本項(xiàng)目生產(chǎn)的自動打包機(jī)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)有三部分組成：制袋機(jī)構(gòu)、送瓶機(jī)構(gòu)及輔助機(jī)構(gòu)。其中制袋機(jī)構(gòu)的主要作用是完成包裝帶的輸送與制造工作，以及通過熱合板加熱將袋子燙熨，通過撐袋機(jī)構(gòu)使袋口張開到合適高度，便于瓶子放進(jìn)去；送瓶機(jī)構(gòu)的作用是將傳送帶輸送過來的瓶子一排排規(guī)整起來，通過進(jìn)瓶導(dǎo)向機(jī)構(gòu)整體推入袋中，并在包裝袋收口后通過熱合板將袋口熨燙封死，實(shí)現(xiàn)打包。為避免瓶子在推送過程中滑倒掉落，設(shè)計(jì)了輔助結(jié)構(gòu)防止瓶子歪倒，通過推板將瓶子推入袋中。當(dāng)前企業(yè)使用的包裝膜是市場上常用的標(biāo)準(zhǔn)膜，每捆的重量較大，為了在換用上方便快捷，不影響生產(chǎn)的效率，設(shè)計(jì)時將捆座單獨(dú)放在外側(cè)。在氣路部件上經(jīng)過查閱資料及反復(fù)試驗(yàn)后選用合適性能和規(guī)格的氣缸，該氣缸耐用，成本低，使用方便。電磁閥按照就近原則，分為多組，減少氣路的復(fù)雜化，電路上將設(shè)計(jì)一個專用的配電箱。

3 生產(chǎn)線的工作原理及裝配

全自動打包機(jī)智能生產(chǎn)線可調(diào)性高，適合于大小610mm×1000mm 以及1016mm×1219mm 的塑料膠袋。該打包機(jī)能夠在占地空間極小的情況下準(zhǔn)確定位并和吹瓶機(jī)實(shí)現(xiàn)連線，符合最少的地面使用空間的要求，擁有自動進(jìn)料輸送帶。該全自動打包機(jī)設(shè)計(jì)適合于塑料袋包裝，通過制袋機(jī)做好塑料袋并放置塑料袋在固定位置上，包裝好的瓶子從機(jī)器上移開并放置到托盤或滑軌上。

研發(fā)設(shè)計(jì)的全自動打包機(jī)其可調(diào)性高，能包裝從500ml-5000ml 的不同大小、不同形狀的容器，無需更換部件即可實(shí)現(xiàn)。該機(jī)采用人機(jī)界面操作管理機(jī)器的所有操作。操作員可以在機(jī)器上儲存瓶子的設(shè)置和參數(shù)，以供將來使用。全自動打包機(jī)智能生產(chǎn)線的工作過程如下，首先打包物通過鏈板線到達(dá)容器儲存平臺位置進(jìn)行儲存，按設(shè)定好的數(shù)據(jù)儲存相應(yīng)的打包物，同時制袋機(jī)進(jìn)行制袋流程，首先通過張袋結(jié)構(gòu)把塑料薄膜做成要用的塑料袋的尺寸，然后通過傳送裝置傳至撐袋結(jié)構(gòu)把袋口打開，使用推瓶裝置把生產(chǎn)線上擺好的塑料瓶推至塑料袋中，然后封袋結(jié)構(gòu)對產(chǎn)品進(jìn)行封袋并推至翻板結(jié)構(gòu)上進(jìn)行下一步動作，最后通過皮帶輸送裝置輸出，操作員將包裝好的瓶子從機(jī)器上移開并放置到托盤或滑軌上。

4 結(jié)構(gòu)工藝性要求

全自動打包機(jī)智能生產(chǎn)線所需的零部件，在設(shè)計(jì)時都以便于加工、費(fèi)用不高為原則，根據(jù)訂貨企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)條件、生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證訂貨商企業(yè)的生產(chǎn)效益。要求生產(chǎn)線操作人員提高生產(chǎn)線零部件的工藝性，設(shè)計(jì)人員根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇毛坯，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用軟件進(jìn)行仿真計(jì)算，模擬現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境，提高全自動打包機(jī)智能生產(chǎn)線的精度。

全自動打包機(jī)智能生產(chǎn)線是一個新型的包裝設(shè)備，在國內(nèi)包裝行業(yè)處于領(lǐng)先地位。生產(chǎn)線上零部件的失效是常見的情況，所以保障生產(chǎn)線上零部件的可靠性就顯得十分重要，為保障全自動打包機(jī)智能生產(chǎn)線零部件的可靠性，我們必須在可控的價格范圍內(nèi)，選擇工作性能相對好的零部件。同時，操作人員在使用該生產(chǎn)線時，根據(jù)零部件的要求定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，以保證生產(chǎn)線的工作可靠性，能夠高精度的完成包裝任務(wù)。

全自動打包機(jī)智能生產(chǎn)線的機(jī)架部分，滿足設(shè)計(jì)要求的同時，選材是重點(diǎn)，機(jī)架的選擇必須滿足質(zhì)量輕、生產(chǎn)成本低的原則。從機(jī)架的合理性為出發(fā)點(diǎn)，來設(shè)計(jì)生產(chǎn)線的機(jī)架部分。這就為后期生產(chǎn)線的調(diào)試安裝，以及使用過程中生產(chǎn)線上零部件的維護(hù)和修理，提供了便利。該生產(chǎn)線有效降低操作人員的勞動強(qiáng)度，大大的節(jié)省了勞動力，在提高企業(yè)生產(chǎn)效率的同時大幅度降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，為企業(yè)獲得更大的利潤空間。

該全自動打包機(jī)智能生產(chǎn)線設(shè)備精度要求很高，所以在裝配時遇到很多裝配難題，要高精度的裝配才能保證設(shè)備的工作精度。例如軸承裝置后應(yīng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，首先用手旋轉(zhuǎn)軸或軸承箱，在沒有出現(xiàn)異常的情況下，連接動力設(shè)備，進(jìn)行無負(fù)荷、低速作業(yè)，然后依據(jù)生產(chǎn)線的作業(yè)狀況逐步提高旋轉(zhuǎn)速度和加大負(fù)荷，同時檢測生產(chǎn)線的工作噪音、振蕩及溫度變化的情況。若在裝配過程中發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，技術(shù)人員應(yīng)立即中止作業(yè)并全面檢查生產(chǎn)線。作業(yè)試驗(yàn)正常后方可交付商家。由于該智能生產(chǎn)線的多數(shù)零部件質(zhì)量較大、精度要求又非常高，生產(chǎn)線在車間裝配時多使用人力操作，這也給生產(chǎn)線裝配帶來了許多不便，占用了大部分的裝配時間（圖2）。

裝配后將電路盤固定，連接各氣閥與傳感器電路進(jìn)一步檢查線路，而后送上電源進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試中先進(jìn)行各部件動作試行，再進(jìn)行連貫動作運(yùn)轉(zhuǎn)，防止提前運(yùn)轉(zhuǎn)給機(jī)器造成損壞。

在調(diào)試中重點(diǎn)解決運(yùn)輸過程中存在瓶倒現(xiàn)象。進(jìn)一步調(diào)整機(jī)械部分，通過添加傳感器改變動作的順序，同時通過節(jié)流閥調(diào)整氣流使推動氣缸動作便緩慢。

圖2

將熱合部分采用熱電偶結(jié)構(gòu)調(diào)控溫度，并進(jìn)一步調(diào)整增大間隔，防止了瓶子的燙傷，增加了保護(hù)結(jié)構(gòu)防止將人燙傷或?qū)b膜燙破。達(dá)到客戶要求的包裝質(zhì)量，達(dá)到客戶的滿意度。

5 全自動打包機(jī)智能生產(chǎn)線的優(yōu)勢及創(chuàng)新點(diǎn)

該智能生產(chǎn)線是全自動塑料瓶制袋機(jī)和打包機(jī)的組合，是用于包裝HDPE 瓶、PET 瓶等等塑料瓶，該設(shè)備替代了傳統(tǒng)的手工包裝作業(yè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線自動化作業(yè)，大大地節(jié)省人工成本以及提高效率和效益。設(shè)備的設(shè)計(jì)簡約實(shí)用，操作靈活方便，占地面積小。控制系統(tǒng)采用松下PLC 控制，增加功能擴(kuò)展的靈活性。人機(jī)界面觸摸屏操作，方便快捷。

5.1 全自動打包機(jī)智能生產(chǎn)線是打包機(jī)和制袋機(jī)的組合，在設(shè)計(jì)時要重點(diǎn)考慮兩者的連接問題，實(shí)現(xiàn)打包和制袋功能的完美結(jié)合。

5.2 針對打包機(jī)和制袋機(jī)地腳的調(diào)整進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，調(diào)整打包機(jī)和制袋機(jī)中間的過渡板的寬度達(dá)到兩者完美結(jié)合的程度。

5.3 在制袋機(jī)的選材時，重點(diǎn)考慮翻板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能，同時考慮型材的重量問題。對此處進(jìn)行了許多新的改進(jìn)，最終達(dá)到生產(chǎn)線的性能要求。