[发明专利]高速新型间歇式包装机传动系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于包装机械领域，涉及一种高速新型间歇式包装机传动系统及控制方法。

背景技术

间歇式全自动包装机是世界包装机行业的一大主流，与连续式全自动包装机相比，具有物料包装成品袋成形效果好、机械结构简单、安装维护成本低的特点，故而广泛使用。即传统间歇式全自动包装机拉袋走纸机构多采用双拉袋走纸牵引辊(一个主动辊，一个被动辊)机构；横封加热棒和纵封加热棒采用与主机相连的凸轮机械传动机构；下料充填采用(颗粒-转盘量杯式，粉剂-螺杆驱动式)机械传动机构。故现间歇式全自动包装机的制袋、封合、充填过程的三要素基于机械结构动作原理因素导致整机运行时噪音极大，同样基于机械传动结构因素，也限制整机包装速度，且整机运行速度只能到60袋/min；包装机拉袋长度最大为150mm；包装机一般采用380VAC供电，且整机功率又很大。诸多因素抑制了间歇式全自动包装机的发展。所以目前间歇式全自动包装机的重点是改变包装机现有的拉袋走纸运动方式、横封加热棒和纵封加热棒打开和闭合运动方式、下料充填的运动方式等几个方面，以提高间歇式全自动包装机的整机包装速度为主线，彻底解决目前我国间歇式全自动包装机的生产现状。目前国内外间歇式包装机制袋、封合、充填环节运动模式如下：

1.拉袋走纸环节

原理：拉袋走纸两牵引辊一个是主动辊，依靠与其相连步进电机驱动，另一是被动辊，依靠弹簧作用，与主动辊的相对摩擦实现拉袋走纸牵引运动。

存在问题：基于这种运动基理，在拉袋走纸运行过程中，会出现两牵引辊运行不同步现象；同时被动辊压紧弹簧的弹力大小、与主动辊相对摩擦力的大小、两牵引辊旋转运行的平稳性等导致走纸过程脱纸、打滑现象。

2.横封和纵封封合环节

原理：横封、纵封运动操作是依靠主机运动过程的凸轮运行实现，在拉袋走纸信号作用下，包装机主机(380VAC)驱动与主机相连的凸轮作旋转运动，使横封加热棒和纵封加热棒执行打开操作；拉袋走纸结束，凸轮旋转运动会驱动横封加热棒和纵封加热棒执行闭合操作，且同步运行，故而完成间歇式包装机的封合操作。其整个运动过程是由机械传动过程(剪刀原理)完成的。

存在问题：

1)机械噪音大

基于机械传动结构。横纵封闭合的机械凸轮传动结构使之封合时机械噪音极大，影响包装生产环境；同时增加系统能耗。

2)横纵封运动(横纵封加热棒的打开和闭合)时间长

横纵封打开和闭合的机械凸轮传动需要一个时间过程，较长的运动时间直接影响到整机速度，并成为间歇式包装机无法提高整机包装速度的主要原因之一。

3)横封和纵封的每路加热回路也均采用110VAC串联供电，两加热棒基于加热中功率差异和功率不平衡导致其中的一根加热棒易损现象存在。

3.下料充填环节

包装机的下料充填结构形式主要依据包装物料，常用有三种：颗粒类、粉剂类、酱类等。

1)颗粒下料充填环节

基理：一般是主电机驱动一料盘，料盘上有几个量杯(量杯大小决定计量参数)，颗粒包装机下料时间决定于包装机主机速度(主机转一圈，则下料一次)，当需改变计量时需更改量杯大小。

存在问题：

①包装机主机速度决定于整机包装速度：主机转一圈，则下料一次。一般间歇式包装机最高速度为60袋/min；

②包装机的下料充填方式(结构原理)决定于整机包装速度：缩短下料充填时间是提高包装机整机包装速度的关键。整机包装速度决定于包装机的下料充填方式。

③改变计量参数则需更换计量量杯大小和整个下料转盘结构，故下料充填通用性差。

2)粉剂下料充填环节

基理：目前粉剂物料下料装置一般是由步进电机直接驱动螺杆(采用容积法)机构，并由步进电机运行的步长和速度决定粉剂包装的计量和下料时间；同时根据包装计量范围来确定螺杆的加工直径和螺距尺寸；且还需在下料料斗内配置合适的搅拌装置，保证料斗内粉剂物料松散度；故下料充填时间与下料充填螺杆的旋转过程有关。

存在问题：

①下料充填计量决定于螺杆的加工直径和螺距尺寸；包装机的下料充填精度与螺杆的直径、螺距尺寸、驱动步进电机步长细分参数有关，大范围改变计量参数较困难。

②下料充填时间决定于下料充填方式。如螺杆驱动40g粉剂物料需1s，下料充填时间长。

3)酱类物料下料充填环节