一、概述
袋裝粉體的全自動包裝生產線是國內包裝行業急需發展的重要裝備。當前，我國粉體生產企業迫切期望采用擁有自主知識產權的全自動粉體包裝生產線來實現低碳包裝。全自動粉體包裝生產線需達到如下要求：（1）采用清潔包裝技術解決現場粉塵汙染問題；（2）減小包裝體積，降低包裝耗材，節約包裝資源；（3）采用擁有自主知識產權的碼垛機器人，降低碼垛耗能。
由於粉體物料物性的多變，帶來粉體包裝方式的個性化、多樣化要求，在包裝技術上有較高的難度，給全自動粉體包裝生產線的產業化帶來了技術風險。揚州市創新包裝有限公司新研發的全自動粉體包裝生產線克服了技術難題，具有廣闊的產業化前景。
二、粉體包裝行業在國內的發展現狀
隨著市場的需求及包裝技術的發展，粉體行業采用的包裝方式從最初的人工包裝，發展到采用定量自動包裝設備進行的半自動包裝。目前，在工業發達國家，大多數粉體物料生產廠家都裝備了以定量自動包裝機和碼垛機器人為主要部件的自動化包裝生產線，代表著目前粉體包裝技術的最高水平。其包裝工藝實現了高度自動化，計量、計數、裝袋、封口、打包等都形成了流水線作業，包裝效率高，而且現場環境整潔。由於目前國內勞動力成本的增加以及工人勞動保護的重視,結合發達國家包裝行業的發展軌跡，采用基於機器人進行碼垛的全自動粉體包裝生產線，成為國內粉體包裝行業當前的發展趨勢。
粉體包裝的高難度,導致國內很多包裝設備製造企業不願意涉足該領域，而大力開發糧食、飼料等顆、粒料全自動包裝設備,致使行業發展不均衡。國內粉體包裝行業，尤其是粘性粉體及超輕細粉體為代表的特殊粉體包裝設備遠不能滿足市場需求。很多粉體生產企業在國內不能找到合適的包裝設備,或使用人工包裝，或使用普通包裝機進行半自動粗放式包裝，或花費大量金額從國外進口包裝設備。
據國內某鐐品生產龍頭企業介紹，由於該公司沒有找到國產包裝設備實現全自動包裝，隻能從日本進口。不僅價格非常昂貴,核心技術掌握在日本企業手中，而且附加條件為每年必須保證一定量的產品供應給該日本企業，從而受製於人。
粉體物料包裝通常會出現以下幾個雅點：（1）粉塵汙染嚴重，尤其是超輕細粉體及含氣量大的粉體散逸性強，易造成現場工人生肺等職業病；（2）粘性粉體包裝機出料口易掛料，造成掉料現象，嚴重汙染包裝現場環境;（3）流動性過強的粉體包裝時衝料，導致計量不準，汚染現場；（4）粉體物料易混合氣體，尤其是超輕細粉體及含氣量大的粉體物料包裝體積大，包裝袋容稅率低，極大浪費了包裝耗材，加大了運輸成本;（5）傳統高低位機械式碼垛機耗能高，占地大，使用、維護成本高。
目前，國內粉體包裝技術發展緩慢，市場急需此領域包裝設備的產業化生產。
三、全自動粉體包裝生產線在低碳包裝方麵的意義
揚州市創新包裝有限公司新研發的全自動粉體包裝生產線通過自動上袋機、粉體定量自動包裝機、輸送機、倒袋機、重量複檢機、剔除機、整形機、噴碼機、碼垛機器人等成套設備完成粉體物料的自動包裝、檢測、碼垛。該生產線在低碳包裝方麵有以下意義：
1.實現包括超輕細、粘性等粉體物料的清潔包裝。粉體物料包裝過程中粉塵汙染嚴重，尤其是超輕細粉體及舍氣量大的粉體散逸性強，易造成現場工人塵肺等職業病。全自動粉體包裝生產線采用負壓沉積技術，將物料中氣體抽出，防止粉塵飄散;采用螺旋反轉，氣吹式自清理出料口等技術防止包裝機出料口掉料。有效減少了包裝現場的粉塵汙染，避免了工人在惡劣環境下的工作。
2.減少粉體物料的包裝體積,降低包裝耗材，節約包裝資源。本包裝生產線在國內率先使用螺旋壓縮和負壓沉積相結合的技術，可以有效減少粉體物料中的含氣量。
以超輕細粉體物料為例，使用本生產線包裝，可以降低物料中含氣量80%以上，提高包裝袋容積率35/%,可節約35%的包裝袋製作原料。
按照包裝袋製作采用3層克重80g/m2的牛皮紙，尺寸80（長）x50（寬）cm,年產5萬噸物料（使用包裝袋200萬條），每年節省牛皮紙計算如下：
0.8mx0.5mx2麵x3層x0.08炫/m2x2000000條x35%=134,4噸。
所以年產5萬噸超輕細粉體生產廠家，使用本生產線，每年可節約134.4噸牛皮紙。同時可減少使用PE膜原料35%,並降低運輸成本35%。
3.節能、降耗，采用擁有自主知識產權的碼垛機器人，降低碼垛能耗，符合國家低碳經濟發展的要求。
國內廣泛使用的機械式碼垛機單機功率為30KW左右，而本生產線使用的碼垛機器人單機功率為4KW,設備按照330夭/年，16小時/天的工作製度計算,每套全自動粉體包裝生產線年節約用電量如下：
（30-4）千瓦時x16小時X330天/年-137280千瓦時/年。
折合標準煤：13.728萬千/x3.6噸/萬千瓦時=49.42噸。
所以每使用一套全自動粉體包裝生產線，每年可節約標準煤49.42噸。
同時，機械式碼垛機單機尺寸為17（長）x5.5（寬）x3.5（高）m左右，而碼垛機器人主機尺寸為1.5（長）x0.7（寬）x3.1（高）m左右，耗材小，並大大降低了加工耗能。
4.極大提高生產效率，降低人工成本。以年產5萬噸粉料的生產廠家為例，人工包裝需設置8個出料口及儲料倉，每個包裝口處需稱重灌裝人員兩人,複檢縫包一人，搬運、碼垛兩人，以兩個工作班組計算，共需80個人進行包裝,且工人的勞動強度非常大。如采用半自動包裝，需設置6個出料口和儲料倉，每台包裝機需要操作人員一名，重量複檢人員一名，碼垛人員一名，以兩個工作班組計算，共需36人進行包裝。如采用全自動粉體包裝生產線，隻需要一套設備就可以滿足年產10萬噸物料的包裝需求，而操作人員僅需8名。
四、全自動粉體包裝生產線的市場前景
全自動粉體包裝生產線主要用於包含超輕細、粘性等粉體物料的全自動包裝。粉體工業的前景廣闊，粉體材料已在化工、建材、冶金、電子、醫藥、生物工程、陶瓷、農藥、塗料、國防及尖端技術等領域得到了廣泛的應用。粉體材料的快速發展,給全自動粉體包裝生產線帶來了廣闊的市場發展空間。
結合發達國家的發展曆程，國內粉體行業發展前景廣闊，並向聚集化發展。以鈦白粉行業為例，中國達到世界發達水平之後，對鈦白粉的需求量將達520萬噸，而目前，離這個數字差不多還有400萬噸的缺口氣2009年，除中國以外，全球隻有18個鈦白粉生產商，總產能為470萬t/a,其中前7名生產廠家產能合計400萬t/a,占全球總產能的85%O而同期中國具有基本生產條件的大大小小的生產企業57家，規模以上的就有37家°2010年以來，國內大型企業不斷擴大產能、重組企業，以期做大做強，在大型企業的市場擠壓下，小型企業逐漸被淘汰或收購。全自動粉體包裝生產線主要麵對的客戶為規模企業，此發展趨勢大大增加了本包裝生產線的市場規模。
據統計，中國規模以上粉體物料生產廠家有5000家左右，其中95%的企業利用人工包裝或半自動包裝。如果每家使用四條全自動粉體包裝生產線，則需要20000條，市場規模達600億元,並逐年擴大。
五、全自動粉體包裝生產線關鍵技術的突破
全自動粉體包裝生產線的技術難度是其產業化的主要風險，揚州市創新包裝有限公司現已攻克了以下關鍵技術：
1,包裝過程中粉料與氣體的充分分離，有效防止超輕細粉塵逸出，以及包裝袋退出後，防止掛在包裝機出料口處的物料掉落汙染包裝現場環境，是清潔包裝生產的關鍵技術問題。
技術突破：包裝過程中，采用負壓沉積技術，並設計了過渡料倉抽氣、輸送體抽氣、抽氣棒抽氣置等真空抽氣裝置，有效防止了超輕細粉體生產包裝過程中的外溢。還在包裝機出料口設計了氣吹夾層微孔，實現瞬間氣吹，將掛在包裝機出料口處的少量粘性粉體吹至包裝袋內，從而防止包裝袋退出後，掛在包裝機出料口處的物料掉落，汚染包裝現場環境。采用上述的粉料、氣體分離，負壓沉積技術，減小了汙染，並可有效減少包裝體積30%以上，抽氣後的粉料密度大為增加，方便運輸和倉貯，節約30%以上的包裝和運輸成本。在國內處於領先水平。
2.粘性粉體在包裝袋內易出現堆尖，粘性粉體的包裝對加料順暢性有很高的要求,確保包裝物料順暢是前提；而且包裝速度、料口粉料外掛都會影響到包裝精度，確保高計量精度是關鍵。
技術突破：全自動粉體包裝生產線采用獨有的振動料倉設計，解決了粘柱粉體加料順暢性的難題；變頻調速加料裝置能夠根據剰餘包裝重量的大小及時調整加料電機的轉動速度，解決了包裝速度和包裝精度相衝突的問題;釆用雙傳感器計量，且在給料完畢後，對掛在包裝機出料口處的少量粉料統計計量，並作計量預留，從而保證了包裝精度。在計量係統上,突破性采用了振動計量一體化設計。在國內處於領先水平。
3.機器人控製的體係結構、控製框架，正確、方便、安全的信息交互，以及在線方式下各種模式的行為控製和可達性分析計算,是碼垛機器人四軸運動協調控製的關鍵技術。
技術突破:生產線采用CAN總線技術、模塊化設計、開放性結構，可移植性、易修改的標準接口，和複雜動態係統的分析與魯棒控製技術，實現了碼垛機器人的四軸運動協調控製技術：自由度數4、軌跡重複性為±1.0mm。在國內處於先進水平。
4,作業對象變更時,機器人作業係統的功能柔性和任務適應性，變位操作的全局可達和柔性配置，以及兩個電磁離合器背對背連接使用的控製難度是碼垛機器人靈活運動規劃的關鍵技術。
技術突破：全自動粉體包裝生產線采用獨有的連杆機構、替代兩個電磁離合器背對背使用的雙向電磁離合器結構，開發了變位機設計與機器人作業係統協調運動靈活規劃軟件，使結構重量輕、控製方便。獨有的連杆機構，減少零部件的點數,提高傳動效率，效率高達96%0雙向電磁高合器結構還減少了伺服電機的數量，成本低、能耗小。在國內處於先進水平。
5.全自動包裝碼垛生產線包括了自動上袋、定量包裝、輸送整形、機器碼垛等多個生產環節，各工序設備的協調運行、穩定可靠，以及提高生產效率是控製高度智能化自動化的關鍵。
技術突破:全自動粉體包裝生產線通過對各工序工況進行實時監測，現場PLC進行監控和冗餘控製，頂層用高速.實時SYSNET網把各工序控製站聯成一體,SYSNET既可以與PLC也可以與普通計算機聯網，從而便於與其他類型的DCS係統互聯，達到係統開放的目的，在國內處於先進水平。
六、結語
全自動粉體包裝生產線的研發具有重要意義，可以提升國內包裝行業的整體水平，實現粉體物料的低碳包裝.其市場規模大，技術含量高，關鍵技術已攻克，擁有廣闊的產業化前景。
 

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