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包裝機械設計方法研究

發布時間:2020-05-18 11:12:11 |來源:網絡轉載

隨著人民生活水平的日益提高,人們對包裝尤其是食品包裝的要求也越來越高,包裝業因此亦得以迅速發展。從國內外包裝機械現狀和發展趨勢來看,我國包裝機械在數員、質量方 麵都有了高速發展,但和國外發達國家相比,在產品開發、性 能、質量、可靠性等方麵仍存在很大差距。此外,我國設計人員 的創新能力、設計水平、設計手段也存在不足I'T。欲短時同 內縮短差距,關鍵要從設計與製造兩方麵入手,隻有優秀的設 計方案,再加上先逬的製造工藝,才能擁有好的包裝機械。而 設計方法在很大程度上決定了設計的優劣。因此,研究包裝機 械的設計方法極其重要。

1包裝機械的特點及設計要求

要研究包裝機械的設計方法,必須先從包裝機械的特點入 手。

包裝機械作為特殊類型的專用機械,與其它機械相比有著 自身的特點,主要如下

1) 種類繁多。由於包裝對象、包裝工藝的多樣化,使包裝 機械在原理與結構上存在很大差異,即使是能夠完成同樣包裝 功能的機械,也可能具有不同的工作原理和結構。

2) 更新換代快。由於包裝機械不斷向高速化發展,機械 零部件極易疲勞,並且隨著社會的進步,對包裝機械的要求也 日趨嚴格,為滿足市場需求,包裝機械應及時更新換代。

3) 控製要求高。由於包裝機械結構複雜、包裝工藝動作 配合要求高,其自動控製又直接影響包裝機械的結構、工作可 靠性、包裝產品質、生產效率、能量消耗和操作環境等。因此 對包裝機械的控製要求較高。

4) 多功能性。包裝機械是生產數有限的專業機械,為 提高生產效率、方便製造和維修、減少設備投資,目前包裝機械 大多具有通用性和多功能性。

有關業內人士認為,未來包裝機械將朝著4個方向發展: 機械功能多元化、結構設計標準化、模組化、控製智能化、結構 高精度化厲。

監於包裝機械上述特點以及包裝機械的發展方向,包裝機 械的設計應采用模塊化設計實現多功能、多用途,並綜合運用 機、電、光、氣一體化技術提高自動化程度,保證其可靠性。機 器要易於調節,具有柔性和靈活性。此外,設計還應運用人機 工程思想,做到"以人為本”。同時采用標準化、係列化、綠色 化等設計方法逬行優化設計以滿足包裝機械的設計要求。

2包裝機械的優化設計方法

目前,包裝機械設計方法大多比較單一,未逬行優化設計。 常用設計方法主要有:模塊化設計方法、機電一體化設計方法、

標準化和係列化設計方法、可靠性設計方法、綠色設計方法、人 機工程設計方法、仿真設計方法等等。

現以單條活魚0 '袋包裝機為例,介紹包裝機械的憂化設計 方法。

2.1單條活魚小袋包裝機設計

該機主要用於單條活魚小袋包裝,其主要工藝要求為: (1)包裝袋規格為:76、W2、127、152、178mm(即 3\4\5\6\ 7");(2)包裝材料為無毒可熱封薄膜;(3)由於是活魚包裝, 故不僅要求包裝袋內有水,還需抽去袋內空氣,形成真空再充 入氧氣(配液)以保證活魚存放時間;(4)要求連續工作;(5) 規絡變換方便;(6)除入工投魚外,其餘操作全8B自動完 成⑺。

為實現機器的工藝要求,機器應具備下述功能:製袋、定置 供水、充氧(液)、導向牽引、封口切斷、輸出成品等。

 

2.1.2機器的自動控製設計

由於機器結構複雜、動作配合要求高,對其控製係統提出了高要求,若釆用單一形式的控製方法財難以滿足其要求。 因此采用機、電、氣、光、液等各種技術為一體的控製方式,並以 PC作為整機的控製中樞,控製全部執行操作,充分發揮各種技 術的優勢。其中:機械控製實現供膜、成型、成品輸出的自動控 製;電氣控製實現縱封、橫封切熱封溫度的自動控製;氣動控製 實現抽氣/充氣(液)以及縱封、預夾封(橫封前)和橫封切的自 動控製;光電控製實現袋長的定長控製。此外,水由自動定■ 的水箱供給;水箱的逬、出水由電磁閥控製;投料後的信號控製 由霍爾開關實現。

2.1.3機器的標準化、係列化設計

標準化設計:設計中盡景選用標準件,如電氣控製中的溫 指示儀、測溫元件和加熱元件;氣動控製中的氣缸、電磁閥等 元器件;光電控製中的光電管;牽引掄的驅動也釆用標準向步 電機。

係列化設計:為滿足包裝袋多規格要求,成型模塊中的成 型下料鬥有兩種規格供換;整機釆用模塊化設計,隻需修改其 控製軟件,適當調整不同模塊即可實現不同的包裝要求,有利 於機器的係列化。

2.1.4機器的可靠性設計

預防故障設計:設置了應急製動總電源開關,一旦發現機 器工作異常,即可隨時切斷電源;設置手動/自動切換開關,發 現機器工作異常,也可將此開關切換到手動端。

茴化結構設計:一般來說,機器結構越簡單,零部件數畳越 少,機器可靠性越高,所以簡化結構設計是提高機器可靠性的 有效方法。本機在設計中充分考慮了這一點,如成型模塊中, 將料鬥與成型器做成一體;橫封切模塊中,將橫封與切斷工序 合二為一;牽引模塊中,牽引掄直接選用低速同步電機駆動,不 僅使結構大為簡化,同時也提高了運劫的可靠性。此外,主要控製元器件選用高性能、高可靠性的元器件;機器零部件設計 以及氣動元件、電動元件等選擇上都留有安全餘再者機器 采用模塊化設計,也為機器的可靠性提供了保障。

機器工作循壞圖

 

2.1.5機器的柔性設計

  1. 一機多用。本機主要用於觀賞魚(單條活魚)小袋包 裝,也可以用於高檔食用魚的包裝;
  2. 產品多規格多品種。更換其中少模塊或其模塊中的 零部件即可實現此要求;
  3. 包裝形式多樣。改變封切模塊,即可改變包裝的封口 形式。

2.1.6機器的綠色設計

綠色包裝設計是從環保出發,皆在通過設計創造一種無汙 染,有利於人類健康,有利於人類生存繁打的生態環境。它涵 蓋多方麵內容,如可持續發展的設計思想、自然及其舒適簡約 的設計理念等"]0綠色包裝設計原財之一是簡化結構,精簡 器件。本機在此方麵釆取了諸多措施。

此外,在確定合理包裝工藝,降低原材料消耗等方麵也釆 取了一些措施,如:在總體方案設計上,考慮到投魚如采用自 動,會使機器結構複雜化,因此采用人工投魚的方式,使機器總 體結構大為簡化,節約了成本;設置自動/手動切換鍵,這樣在 調試時可切換到手動端,采用點動操作,避免因自動操作而造 成包裝材料的浪費。

2.1.7機器的人機工程設計

入機工程設計的指導思想是以人為本,充分發揮人的作 用。將人機工程思想用於包裝機械設計,目的是充分發揮人和 機器各自的特點,減少使用中人為差錯以提高機械產品的可靠 性。設計中在很多方麵都充分考點了人的因素,見:(1)為便 於操作調試機器,特設置了自動/手動切換鍵;(2)配有數據顯 示係統,一些動作的延時時間可直接在該麵板上的設定,方便 快捷;(3)采用微電腦控製的智能化數字溫度指示調節儀,縱 封溫度和橫珂切溫度可直接在該儀表麵板上任意設定,非常方 便。

 

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