專利名稱：連續(xù)式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動橫縱封輥包裝機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于包裝機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種連續(xù)式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動橫縱封輥包裝機(jī)。
背景技術(shù)：
連續(xù)式全自動包裝機(jī)是世界包裝機(jī)行業(yè)的一大主流，與間歇式全自動包裝機(jī)相t匕，具有物料包裝速度快、效率高的特點，故而廣泛使用。且由全自動包裝機(jī)生產(chǎn)過程三要素(制袋、封合、充填)可知:其中制袋、封合兩過程的工作性能直接關(guān)系到物料包裝袋的產(chǎn)品質(zhì)量。目前連續(xù)式包裝機(jī)機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)中橫封輥和縱封輥在橫封封合點的速度同步措施是依靠機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的不等速偏心輪運動實現(xiàn)，基于這一原理包裝機(jī)設(shè)備上使用多個齒輪(按傳動過程的數(shù)學(xué)模型)模擬實現(xiàn)。故而多個齒輪的組合帶來機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜、裝配調(diào)試周期長；齒輪傳動過程造成拉袋走紙誤差；拉袋走紙長度規(guī)格調(diào)整無法實現(xiàn)簡單快捷。目前國內(nèi)外連續(xù)式包裝機(jī)運動技術(shù)及控制方式主要基于以下幾種模式:1.縱封牽引差動調(diào)整、橫封不等速(偏心輪)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)仍在包裝機(jī)設(shè)備產(chǎn)品上配套使用，存在的問題:①基于機(jī)械傳動部件加工誤差、裝配和調(diào)試技術(shù)熟練程度、加之袋長控制器性能因素等綜合原因?qū)е掳b袋成品袋的擁袋、岑袋現(xiàn)象在一定程度上很難克服；②當(dāng)走紙長度出現(xiàn)偏差時，需要更換相應(yīng)的傳動齒輪(即變換包裝機(jī)定長齒輪齒數(shù))進(jìn)行偏差調(diào)整，且調(diào)整范圍有限；③當(dāng)袋長誤差較大時，基于機(jī)械傳動配合因素，使誤差難以消除；
④當(dāng)袋長改變時，需要更換相應(yīng)的傳動齒輪齒數(shù)和橫封不等速(偏心輪)傳動機(jī)構(gòu)的傳動比，且袋長范圍有限(常規(guī)包裝設(shè)備的袋長范圍為55-110mm)；⑤縱封輥牽引差動調(diào)整、橫封不等速(偏心輪)機(jī)械結(jié)構(gòu)，該機(jī)械部件占據(jù)整機(jī)機(jī)械傳動部件的70%和整機(jī)空間的60%，由此也增加了裝配和調(diào)試成本，以及整機(jī)的生產(chǎn)周期。⑥主機(jī)速度決定了整機(jī)包裝速度，現(xiàn)包裝機(jī)整機(jī)包裝僅為100袋/分。2.縱封輥步進(jìn)電機(jī)牽引、橫封輥不等速(偏心輪)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)為連續(xù)式包裝機(jī)設(shè)備上使用的主流結(jié)構(gòu)，存在的問題:①袋長改變時，一是要通過對控制器的袋長參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，二是還要通過調(diào)整不等速偏心輪的偏心量，保證制袋封合要求，故調(diào)整麻煩、且每改變一次袋長規(guī)格就要調(diào)整一次，同樣給用戶操作、使用帶來不便；②常規(guī)包裝設(shè)備的袋長范圍仍控制為55-1 IOmm ；③袋長和商標(biāo)跟蹤精度的最佳效果為±1_，難以滿足高標(biāo)準(zhǔn)包裝袋的袋長精度要求；3.國家實用新型專利《連續(xù)式包裝機(jī)控制系統(tǒng)及控制方法》專利文獻(xiàn)號:CN101559846A,該項控制模式只在部分包裝機(jī)設(shè)備上使用，存在的問題:[0015]①不等速偏心輪機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)傳動過程帶來的固有問題依然存在，如2①所示；②盡管袋長范圍可擴(kuò)展到500_，但定長和跟標(biāo)精度大于4_，無法滿足連續(xù)式包裝機(jī)拉袋控制的精度要求。4.國家實用新型專利《采用了控制電機(jī)的橫封器控制裝置及其控制方法》專利文獻(xiàn)號:CN101104445，該項控制方法只在樣機(jī)上使用，沒形成產(chǎn)品市場，存在的問題:①偏心輪機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)傳動過程帶來的固有問題依然存在，如2.①所示；②使用控制電機(jī)自動調(diào)整不等速偏心輪的偏心量，同樣在不等速偏心輪機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)存在狀態(tài)下，又增加了一部分機(jī)械傳動和電氣控制部分，導(dǎo)致連續(xù)式包裝機(jī)設(shè)備更加復(fù)雜化。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種連續(xù)式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動橫縱封輥包裝機(jī)，采用嵌入式控制技術(shù)，將縱封輥拉袋、橫封輥旋轉(zhuǎn)直接由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動實現(xiàn)，并保證兩者的運動速度在橫封封合點的線速度一致，合理解決和避免該速度不一致導(dǎo)致包裝成品袋雍袋和岑袋現(xiàn)象和不足。本實用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:依據(jù)本實用新型提供的一種連續(xù)式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動橫縱封輥包裝機(jī)，包括縱封牽引驅(qū)動機(jī)構(gòu)、橫封旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、成品袋切斷機(jī)構(gòu)、物料充填裝置和包裝機(jī)系統(tǒng)控制器，所述的縱封牽引驅(qū)動機(jī)構(gòu)由縱封輥、縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)、復(fù)合膜卷材、導(dǎo)輥、縱封傳動同步帶、縱封傳動同步帶輪、縱封傳動變向齒輪、縱封傳動軸組成，縱封輥牽引由縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動，縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動縱封傳動同步帶輪轉(zhuǎn)動，縱封傳動同步帶輪與縱封傳動同步帶轉(zhuǎn)動配合，并驅(qū)動動縱封傳動軸旋轉(zhuǎn)，縱封傳動軸與縱封傳動變向齒輪轉(zhuǎn)動配合，并驅(qū)動縱封棍旋轉(zhuǎn)；所述的橫封旋轉(zhuǎn)驅(qū)`動機(jī)構(gòu)由橫封棍、橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)、橫封傳動同步帶、橫封傳動軸、橫封傳動同步帶輪、橫封傳動變向齒輪組成，橫封輥旋轉(zhuǎn)由橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動，橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動橫封傳動同步帶輪轉(zhuǎn)動，橫封傳動同步帶輪與橫封傳動同步帶轉(zhuǎn)動配合，并驅(qū)動橫封傳動軸旋轉(zhuǎn)，橫封傳動軸與橫封傳動變向齒輪轉(zhuǎn)動配合，并驅(qū)動橫封輥旋轉(zhuǎn)；所述的成品袋切斷機(jī)構(gòu)由切斷定刀、切斷動刀、旋轉(zhuǎn)電磁離合制動器、主動切刀同步帶輪、切刀同步帶、被動切刀同步帶輪組成，橫封棍帶動主動切刀同步帶輪轉(zhuǎn)動，主動切刀同步帶輪與切刀同步帶轉(zhuǎn)動配合，切刀同步帶與被動切刀同步帶輪轉(zhuǎn)動配合，橫封棍通過主動切刀同步帶輪、切刀同步帶、被動切刀同步帶輪驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電磁離合制動器旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)電磁離合器上電，則切斷動刀旋轉(zhuǎn)，并與切斷靜刀配合，切斷熱封后成品袋。本實用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案進(jìn)一步實現(xiàn):前述的包裝機(jī)系統(tǒng)控制器包括殼體和殼體內(nèi)裝有的信息處理電路，殼體的面板上裝有IXD顯示屏和按鍵，其中信息處理電路包括嵌入式微處理器、輸入數(shù)字信號調(diào)理隔離電路接口、信號輸出接口調(diào)理功率驅(qū)動電路、系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路、按鍵管理電路，橫封位置傳感器、系統(tǒng)啟動信號、光電跟標(biāo)傳感器、下料點動傳感器、系統(tǒng)設(shè)置信號、系統(tǒng)停止信號、無紙報警傳感器分別與輸入數(shù)字信號調(diào)理隔離電路接口的輸入連接，輸入數(shù)字信號調(diào)理隔離電路接口的輸出連接嵌入式微處理器的輸入，嵌入式微處理器的輸出連接信號輸出接口調(diào)理功率驅(qū)動電路的輸入，信號輸出接口調(diào)理功率驅(qū)動電路的輸出分別連接縱封拉袋信號輸出、橫封旋轉(zhuǎn)信號輸出、下料充填信號輸出、切刀控制信號輸出、系統(tǒng)啟動指示輸出、故障報警信號輸出，系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路、按鍵管理電路分別連接嵌入式微處理器的輸入；前述的物料充填裝置采用粉劑物料充填裝置，或顆粒物料充填裝置，或醬類物料充填裝置。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點和有益效果:1.縱封輥牽引采用步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動、橫封輥旋轉(zhuǎn)采用步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動，使用先進(jìn)的嵌入式控制技術(shù)和軟件平臺實現(xiàn)原包裝機(jī)機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)的運動規(guī)律(不等速偏心輪機(jī)械機(jī)構(gòu))的控制效果。這樣連續(xù)式包裝機(jī)的機(jī)械傳動部件只包括包裝機(jī)的簡單縱封輥和橫封輥傳動機(jī)構(gòu)兩部分。其效果一是省掉占很大成本的機(jī)械傳動部件；二是節(jié)約裝配和調(diào)試成本；三是簡化了整機(jī)使用空間和縮短整機(jī)的生產(chǎn)周期；四是極大提高連續(xù)式包裝機(jī)的電氣自動化生產(chǎn)水平，即采用電氣控制技術(shù)實現(xiàn)機(jī)械傳動的運動要求。2.包裝成品袋的切斷采用旋轉(zhuǎn)電磁離合制動器控制技術(shù)，代替原切刀運動依靠橫封旋轉(zhuǎn)的機(jī)械齒輪傳動(主軸齒輪驅(qū)動切斷動刀旋轉(zhuǎn))、掛擋分離(連切和不切)。通過包裝機(jī)系統(tǒng)控制器對旋轉(zhuǎn)電磁離合制動器的電源(直流24V)實施控制，實現(xiàn)包裝成品袋的連切(每袋一切)、分切(按設(shè)置參數(shù)切)、點切(每袋均有切刀痕-便于手工撕斷)或不切操作。故只需3百元包裝袋切斷的設(shè)備成本實現(xiàn)現(xiàn)連續(xù)式包裝機(jī)切刀功能(連切、分切、點切、不切)近20000元電氣控制成本。3.整機(jī)去掉主電機(jī)和機(jī)械調(diào)速器機(jī)構(gòu)配置，直接使用220VAC電源供電。方便220VAC電源的市場用戶。4.本實用新型連續(xù)式包裝機(jī)的橫封輥、縱封輥的加熱環(huán)節(jié)直接采用220VAC電源加熱；橫縱封加熱棒采用獨特安裝機(jī)構(gòu)(橫封棍加熱棒分別安裝于橫封棍兩邊-靠近封合面處)方式。這樣一是加快橫·封輥加熱時間和高速運行的封合效果；二是避免原連續(xù)式包裝機(jī)橫封、縱封加熱棒均采用110VAC串聯(lián)加熱供電，而導(dǎo)致兩串聯(lián)加熱棒的電阻不匹配，造成加熱棒易損故障問題。5.改善和擴(kuò)展包裝袋長的長度適用范圍(如干燥劑0.5g包裝袋長彡25mm ;歐式奶茶500mm)包裝袋長> 500_。6.提高包裝機(jī)包裝速度，目前連續(xù)式全自動包裝機(jī)包裝袋長70mm的包裝速度為100袋/分，本設(shè)計袋長200 mm的包裝速度為160袋/分；如粉劑物料:采用螺桿推料變速技術(shù)實現(xiàn)快速充填。7.橫縱封傳動機(jī)構(gòu)采用國際機(jī)床行業(yè)加工標(biāo)準(zhǔn)，保證傳動運行效果和拉袋走紙誤差精度小于0.2mm。且設(shè)備機(jī)械故障率低。本實用新型的具體實施方式
由以下實施例及其附圖詳細(xì)給出。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的包裝機(jī)系統(tǒng)控制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型的信息處理電路結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本實用新型的橫封輥控制運動規(guī)律圖。其中:1、復(fù)合膜卷材,2、導(dǎo)棍,3、光電開關(guān),4、色標(biāo),5、縱封棍,6、橫封棍,7、熱封后成品袋，8、切斷定刀，9、切斷動刀，10切后成品袋，11、縱封傳動變向齒輪，12、縱封傳動同步帶輪,13、縱封傳動軸，14、縱封傳動同步帶，15、縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī),16、橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，
17、橫封傳動同步帶，18、橫封傳動軸，19、橫封傳動同步帶輪，20、主動切刀同步帶輪，21、橫封傳動變向齒輪，22、切刀同步帶，23、被動切刀同步帶輪，24、旋轉(zhuǎn)電磁離合制動器，25、物料充填裝置，26、包裝紙，27、拉袋方向，28、橫封原點，29、虛線，30、橫封運動軌跡，31、旋轉(zhuǎn)方向，32、殼體，33、面板，34、LCD顯示屏，35、按鍵。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本實用新型提供的具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。如圖1 4所示的一種連續(xù)式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動橫縱封輥包裝機(jī)，包括縱封牽弓I驅(qū)動機(jī)構(gòu)、橫封旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、成品袋切斷機(jī)構(gòu)、物料充填裝置和包裝機(jī)系統(tǒng)控制器，縱封牽引驅(qū)動機(jī)構(gòu)由縱封輥5、縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)15、復(fù)合膜卷材1、導(dǎo)輥2、縱封傳動同步帶14、縱封傳動同步帶輪12、縱封傳動變向齒輪U、縱封傳動軸13組成,縱封棍牽引由縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動，縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動縱封傳動同步帶輪轉(zhuǎn)動，縱封傳動同步帶輪與縱封傳動同步帶轉(zhuǎn)動配合，并驅(qū)動動縱封傳動軸旋轉(zhuǎn)，縱封傳動軸與縱封傳動變向齒輪轉(zhuǎn)動配合，并驅(qū)動縱封輥旋轉(zhuǎn)，即縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)上電工作驅(qū)動縱封傳動同步帶輪旋轉(zhuǎn)，同時縱封傳動同步帶輪驅(qū)動縱封傳動同步帶旋轉(zhuǎn)，屆時驅(qū)動縱封傳動軸旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致縱封傳動變向齒輪旋轉(zhuǎn)，并帶動縱封輥旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)拉袋走紙操作。其中縱封傳動同步輪12和縱封傳動同步帶14均采用國內(nèi)外質(zhì)優(yōu)產(chǎn)品，縱封傳動軸13、縱封輥5等部件均為數(shù)控加工中心制造，保證加工精度< 2微米。橫封旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)由橫封棍、橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)、橫封傳動同步帶、橫封傳動軸、橫封傳動同步帶輪、橫封傳動變向齒輪組成，橫封輥旋轉(zhuǎn)由橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動，橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動橫 封傳動同步帶輪轉(zhuǎn)動，橫封傳動同步帶輪與橫封傳動同步帶轉(zhuǎn)動配合，并驅(qū)動橫封傳動軸旋轉(zhuǎn)，橫封傳動軸與橫封傳動變向齒輪轉(zhuǎn)動配合，并驅(qū)動橫封輥旋轉(zhuǎn)，即橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)上電驅(qū)動橫封傳動同步帶輪旋轉(zhuǎn)，同時橫封傳動同步帶輪驅(qū)動橫封傳動同步帶旋轉(zhuǎn)，屆時橫封傳動軸旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致橫封傳動變向齒輪旋轉(zhuǎn)，并帶動橫封輥旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)定長或跟標(biāo)及封合操作。其中橫封傳動同步帶輪19和橫封傳動同步帶17均采用國內(nèi)外質(zhì)優(yōu)產(chǎn)品，橫封輥6、橫封傳動軸19和橫封傳動變向齒輪21等部件均為數(shù)控加工中心制造，保證加工精度< 2微米。完成包裝袋橫封封合的生產(chǎn)過程。成品袋切斷機(jī)構(gòu)由切斷定刀8、切斷動刀9、旋轉(zhuǎn)電磁離合器24、主動切刀同步帶輪20、切刀同步帶22、被動切刀同步帶輪23組成，橫封輥6驅(qū)動主動切刀同步帶輪轉(zhuǎn)動，主動切刀同步帶輪與切刀同步帶轉(zhuǎn)動配合，切刀同步帶與被動切刀同步帶輪轉(zhuǎn)動配合，橫封棍通過主動切刀同步帶輪、切刀同步帶、被動切刀同步帶輪驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電磁離合制動器旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)電磁離合器上電，則切斷動刀旋轉(zhuǎn)，并與切斷靜刀配合，切斷熱封后成品袋7，其中旋轉(zhuǎn)電磁離合制動器分為離合和制動兩部分，且組裝于一體，由不同的直流電源回路構(gòu)成，當(dāng)切斷熱封后的成品袋之后，與旋轉(zhuǎn)電磁離合制動器相連的切斷動刀制動器上電，切斷動刀停留至切斷動刀的原點位置，原點位置一般根據(jù)實際由手動決定，即兩包裝袋橫封封合的中間位置，保證成品袋切斷位置精度。切斷定刀8、切斷動刀9等部件均為數(shù)控加工中心制造加工精度< 2微米。包裝機(jī)系統(tǒng)控制器包括殼體32和殼體內(nèi)裝有的信息處理電路,殼體的面板33上裝有IXD顯示屏34和按鍵35，其中信息處理電路包括嵌入式微處理器、輸入數(shù)字信號調(diào)理隔離電路接口、信號輸出接口調(diào)理功率驅(qū)動電路、系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路、按鍵管理電路，橫封位置傳感器、系統(tǒng)啟動信號、光電跟標(biāo)傳感器、下料點動傳感器、系統(tǒng)設(shè)置信號、系統(tǒng)停止信號、無紙報警傳感器分別與輸入數(shù)字信號調(diào)理隔離電路接口的輸入連接，輸入數(shù)字信號調(diào)理隔離電路接口的輸出連接嵌入式微處理器的輸入，嵌入式微處理器的輸出連接信號輸出接口調(diào)理功率驅(qū)動電路的輸入，信號輸出接口調(diào)理功率驅(qū)動電路的輸出分別連接縱封拉袋信號輸出、橫封旋轉(zhuǎn)信號輸出、下料充填信號輸出、切刀控制信號輸出、系統(tǒng)啟動指示輸出、故障報警信號輸出，系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路、按鍵管理電路分別連接嵌入式微處理器的輸入。物料充填裝置25是由物料類型來決定，包裝機(jī)包裝何類物料只需變換不同的物料充填裝置，實現(xiàn)相應(yīng)物料下料充填操作。包括以下三種結(jié)構(gòu)方式:(I)粉劑物料充填裝置:一般采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動螺桿推料實現(xiàn)物料的充填。本實用新型同樣采用螺桿推料的下料充填機(jī)構(gòu)，本實用新型是使用螺桿推料變速技術(shù)(國內(nèi)外首創(chuàng))把螺桿推的速度提高了兩倍。且系統(tǒng)控制器在橫封封合結(jié)束，自動按預(yù)先設(shè)置的下料參數(shù)輸出脈沖給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源相應(yīng)步數(shù)和速度信號，且步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源驅(qū)動下料步進(jìn)電機(jī)，進(jìn)而帶動下料螺桿機(jī)構(gòu)按步數(shù)和速度要求旋轉(zhuǎn)，故而完成包裝機(jī)粉劑物料的下料充填操作。(2)顆粒物料充填裝置:在橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)軸部位安裝一對八字齒輪改變立軸方向，驅(qū)動料盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)對顆粒物料的下料充填操作。(3)醬類物料充填裝置:醬類物料主要決定于物料粘稠度。稀類物料，如水類物料可由系統(tǒng)控制器實現(xiàn)對磁力泵運動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)下料充填控制；而稠類物料，如面醬、染發(fā)膏之類可采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動齒輪泵完成稠醬類物料的下料充填操作；也可采用柱塞泵實現(xiàn)對物料的充填操作。連續(xù)式橫縱封輥直接驅(qū)動包裝機(jī)的控制方法，它包括以下步驟:(I)由包裝機(jī)系統(tǒng)控制器采集橫封位置封合點即接近開關(guān)和光電信號，并按設(shè)置袋長參數(shù)輸出脈沖給縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源相應(yīng)步數(shù)和速度信號，且步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源驅(qū)動縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)進(jìn)而驅(qū)動縱封輥傳動機(jī)構(gòu)按要求旋轉(zhuǎn)，完成包裝機(jī)拉袋走紙操作的生產(chǎn)過程；(2)由包裝機(jī)系統(tǒng)控制器采集安裝在橫封輥上的橫封位置封合點接近開關(guān)和光電開關(guān)的色標(biāo)信號，并根據(jù)縱封輥牽引的運行速度輸出脈沖給橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器相應(yīng)步數(shù)和速度信號，且橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，進(jìn)而帶動橫封輥按縱封輥速度要求旋轉(zhuǎn)，以保證橫封輥與縱封輥在橫封輥封口時的速度同步，并完成連續(xù)式包裝機(jī)包裝袋定長和跟標(biāo)及橫封封合操作生產(chǎn)過程；(3)橫封封合結(jié)束，在縱封輥執(zhí)行下一次拉袋走紙操作結(jié)束橫封封合前，包裝機(jī)系統(tǒng)控制器自動控制下料充填裝置完成下料充填操作。(4)由包裝機(jī)系統(tǒng)控制器根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的連切、分切或不切信息決定輸出相應(yīng)控制信息，實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)離合器的電源控制，達(dá)到連切、分切、點切或不切的操作需要。包裝機(jī)系統(tǒng) 控制器的功能特點:[0057](I)嵌入式微處理器:高性能、低功耗AVR微處理器ATmegal28。它豐富的口線資源及中斷處理能力、多路可編程可定義的PWM輸出、極大的內(nèi)存空間、極快的信息處理能力均成為本實用新型核心部件。(2)輸入數(shù)字信號調(diào)理隔離電路接口:它主要是實現(xiàn)對橫封位置傳感器、系統(tǒng)啟動、光電跟標(biāo)傳感器、下料充填傳感器、系統(tǒng)設(shè)置、系統(tǒng)停止、無紙報警傳感器等信息的調(diào)理(電平轉(zhuǎn)換)和隔離(抗干擾處理)，并輸入嵌入式微處理器。(3)信號輸出接口調(diào)理功率驅(qū)動電路:它是對嵌入式微處理器采集的相關(guān)數(shù)字功能信息實現(xiàn)相應(yīng)要求的調(diào)理(電平轉(zhuǎn)換)和隔離(抗干擾處理)輸出給各路控制裝置(如部件的及驅(qū)動器和電磁繼電器)。(4)系統(tǒng)狀態(tài)顯示:系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路采用IXD液晶屏，它可顯示中文界面，也可顯示英文界面。這樣顯示參數(shù)設(shè)置信息和運行狀態(tài)信息，是包裝機(jī)設(shè)備整機(jī)不可缺少人機(jī)交流環(huán)節(jié)。(5)按鍵管理:本實用新型的系統(tǒng)控制器銀漿導(dǎo)電按鍵包括設(shè)置、充填、袋長、回料、確定/下料啟停、回位、數(shù)字增加、數(shù)字減少、置數(shù)、縱封點動等按鍵。它主要是將包裝機(jī)全部運行信息輸入嵌入式微處理器，實現(xiàn)包裝機(jī)的運行控制。包裝機(jī)控制器運行模式:(I)包裝機(jī)系統(tǒng)控制器采用嵌入式控制理論和軟件控制模式；(2)包裝機(jī)系統(tǒng)控制器集分別控制、綜合管理于一體。即:I)獨立按設(shè)置 參數(shù)要求實現(xiàn)縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)15驅(qū)動縱封輥5旋轉(zhuǎn)，完成拉袋走紙操作；2)獨立按縱封輥5旋轉(zhuǎn)速度實現(xiàn)橫封輥6旋轉(zhuǎn)，并保證兩者(橫封輥6和縱封輥5)在封合瞬間速度同步；本控制技術(shù)為國內(nèi)外首創(chuàng)。3)橫封輥6封合結(jié)束，自動起動物料充填裝置25，完成包裝機(jī)的下料充填操作；4)物料充填裝置25下料充填操作結(jié)束，系統(tǒng)控制器輸出自動驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電磁離合器24，完成包裝機(jī)熱封后成品袋7的連切、分切、點切或不切操作。本實用新型的工作原理:包裝機(jī)是通過控制縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動縱封傳動機(jī)構(gòu)和橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動橫封傳動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)包裝袋的封合。即系統(tǒng)控制分為縱封控制和橫封控制兩部分。(I)縱封控制:縱封控制即控制縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)15，縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)15負(fù)責(zé)把復(fù)合膜卷材I按縱封拉袋方向27將切后成品袋10送出，送出的長度和速度由系統(tǒng)控制器設(shè)定的參數(shù)決定。即系統(tǒng)控制器設(shè)定每分鐘包裝袋數(shù)及包裝袋長度，通過包裝袋數(shù)確定出每袋所需時間及縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)15的步長，進(jìn)而確定縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)15的運行頻率。該頻率是縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)15輸出運行(無論是定長還是跟標(biāo)控制模式)的基本依據(jù)。它也是橫封運動過程對拉袋定長和跟標(biāo)控制的重要依據(jù)。由于本實用新型系統(tǒng)中沒有配置主電機(jī)，所以縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)15在啟動時不能根據(jù)計算出的運行頻率直接啟動。因為運行頻率如果太高，縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)15直接啟動很容易失步。而縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)15在啟動時先以低頻率運行，然后加速到計算出所需的運行頻率，完成啟動動作。在停止時減速至低頻率運行，然后停止。加速時間與減速時間可以由包裝機(jī)系統(tǒng)控制器設(shè)定實現(xiàn)。
(2)橫封控制-橫封輥控制運動規(guī)律:I)橫封運動過程此系統(tǒng)中需要控制橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)16在定長模式下準(zhǔn)確的封合出包裝袋的長度(包裝袋定長)，以及在跟標(biāo)模式下準(zhǔn)確的封合出包裝袋色標(biāo)4位置。圖4中虛線30這段距離即為橫封封合后成品袋7的距離。在這段距離中橫封輥6的線速度必須與縱封輥5的線速度一致。通過計算可得出橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)16運行頻率。即由每一袋所需時間、縱封輥5線速度、橫封輥6線速度、橫封輥6轉(zhuǎn)速等，確定出橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)16的運行頻率。運行完這段距離后橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)16以最快速度運行到橫封原點28。因為需要橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)16在橫封原點28等待，直到縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)15送出下一袋。在這等待過程中，可以完成控制與切斷動刀9相連旋轉(zhuǎn)電磁離合器24的吸合操作?；具\行規(guī)律是:橫封輥6等待定長縱封輥5步長或包材色標(biāo)4信號，定長縱封輥5步長或色標(biāo)4信號到,橫封棍6與縱封棍5同線速度運行并封合,封合結(jié)束,橫封棍6以橫封運動軌跡30按旋轉(zhuǎn)方向31快速運行到橫封原點28，等待縱封輥5拉袋下一袋。周而復(fù)始，完成橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)16的整個運動過程。2)橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)定長和跟標(biāo)在定長模式下，對縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)15的運行步數(shù)進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)計數(shù)到達(dá)設(shè)定的袋長步長數(shù)時(此時橫封輥6在橫封原點28等待)，橫封輥6從橫封原點28啟動(清零縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)15步數(shù)值)，完成封合動作，然后橫封輥6以橫封運動軌跡30按旋轉(zhuǎn)方向31快速運行到橫封原點28等待下一袋。基本運動規(guī)律是:在橫封輥6等待期間，對袋長定長步長計數(shù)，計數(shù)完成(同時清零)，再等待再計數(shù)；周而復(fù)始，從而封合出準(zhǔn)確的包裝袋。
在跟標(biāo)模式下，不對縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)15運行脈沖數(shù)進(jìn)行計數(shù)，只檢測色標(biāo)4信號。在檢測到色標(biāo)4信號后，橫封輥6從橫封原點28啟動運行，完成封合動作，然后橫封輥6以橫封運動軌跡30按旋轉(zhuǎn)方向31快速運行到橫封原點28等待下一袋?；具\動規(guī)律是:橫封輥6等待色標(biāo)4，檢測到色標(biāo)4，橫封輥6啟動并封合并按橫封運動軌跡30以旋轉(zhuǎn)方向31快速運行到橫封原點28等待。周而復(fù)始，從而封合出準(zhǔn)確的包裝袋。3)橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)動作規(guī)律機(jī)器一上電，橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)16就開始慢速運行到橫封原點28。橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)16沒有運行到橫封原點28，機(jī)器則無發(fā)啟動運行。橫封原點28應(yīng)安裝在對應(yīng)橫封輥6處于打開狀態(tài)時，因為橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)16在啟動時有加速過程，在沒有加速到與縱封輥5速度相同時就封合，影響包裝袋的封合外形效果。橫封輥6的橫合距離(即圖2中的虛線距離29)可以通過系統(tǒng)控制器設(shè)定。設(shè)定值且應(yīng)大于橫封棍6封口的距離。(3)包裝成型袋切刀控制:成品袋切斷是由熱封后成品袋7通過切斷動刀9和切斷定刀8配合實現(xiàn)。其控制模式是:I)橫封輥與旋轉(zhuǎn)電磁離合制動器運動關(guān)系橫封輥6通過主動切刀同步帶輪20、切刀同步帶22、被動切刀同步帶輪23驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電磁離合器24旋轉(zhuǎn)。其速比關(guān)系為1:2，即橫封棍6轉(zhuǎn)一周,旋轉(zhuǎn)電磁離合器轉(zhuǎn)二周(即橫封輥6旋轉(zhuǎn)一周，切斷動刀9動作二次)，此速比是由兩封封合方式?jīng)Q定，并由包裝機(jī)系統(tǒng)控制器設(shè)置完成的(該參數(shù)決定于橫封輥二封、三封、四封的結(jié)構(gòu)方式)。2)熱封后成品袋7切斷熱封后成品袋7切斷分為連切(每袋一切)、分切(按設(shè)置袋數(shù)切斷)、不切(連袋)等方式，此方式均由包裝機(jī)系統(tǒng)控制器按切后成品袋10要求通過設(shè)置相關(guān)參數(shù)完成。3)旋轉(zhuǎn)電磁離合制動器24與切斷動刀9運動關(guān)系系統(tǒng)控制器按熱封后成品袋7切斷的切斷方式控制旋轉(zhuǎn)電磁離合制動器24電源(直流24V)的通斷，此通斷模式即而控制了切斷動刀9與旋轉(zhuǎn)電磁離合制動器24動摩擦片的吸合與斷開，實現(xiàn)熱封后成品袋7的切斷操作。注:包裝機(jī)工作前必須調(diào)整好切斷動刀的位置。預(yù)期效果及目的:(1)本實用新型已創(chuàng)新研發(fā)制造出高速連續(xù)式包裝機(jī)設(shè)備，根據(jù)理論分析和實驗證明可實現(xiàn)如下效果:1)理論上保證縱封輥和橫封輥在封合時的線速度同步，則袋長誤差彡0.2mm;2)基于縱封運動速度取決于袋長(包裝機(jī)系統(tǒng)控制器設(shè)置)，而橫封運動速度又取決于縱封運動速度，故本實用新型最大限度地解決了原包裝機(jī)袋長范圍有限(55-110)問題，包裝袋袋長可擴(kuò)展 至500mm。
3)基于橫封運動速度取決于縱封運動速度，且在橫封速度允許情況下，包裝機(jī)包裝速度可達(dá)200袋長/160袋分以上。4)本實用新型的旋轉(zhuǎn)電磁離合制動器控制技術(shù)有效解決連續(xù)式包裝機(jī)高成本，復(fù)雜控制技術(shù)實現(xiàn)分切、點切的技術(shù)要素，保證連續(xù)式包裝機(jī)成品袋連切、分切、點切及不切的低價格、低成本設(shè)備功能問題。5)本實用新型的包裝機(jī)工作噪音< 60db。(2)本實用新型的數(shù)據(jù)測試過程:I)本實用新型選用新型高速全自動粉劑包裝機(jī)為測試主機(jī)，按本實用新型的創(chuàng)新設(shè)計理念:縱封拉袋采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動；橫封旋轉(zhuǎn)直接由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，即去掉原不等速偏心輪傳動機(jī)構(gòu)；原理結(jié)構(gòu)見圖1所示。2)按本實用新型設(shè)置包裝機(jī)系統(tǒng)控制器相關(guān)參數(shù)(拉袋、下料、橫封等)；按本實用新型設(shè)置步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器參數(shù)(步長、旋轉(zhuǎn)方向、控制方式、指令脈沖形態(tài)、濾波器選擇等);3)選擇寬度為180帶色標(biāo)的包材和寬度同樣為180不帶色標(biāo)的包材各一卷，包裝機(jī)設(shè)備上電運行。4)測試結(jié)果:
權(quán)利要求1.一種連續(xù)式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動橫縱封輥包裝機(jī)，包括縱封牽引驅(qū)動機(jī)構(gòu)、橫封旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、成品袋切斷機(jī)構(gòu)、物料充填裝置和包裝機(jī)系統(tǒng)控制器，其特征在于:所述的縱封牽引驅(qū)動機(jī)構(gòu)由縱封棍、縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)、復(fù)合膜卷材、導(dǎo)棍、縱封傳動同步帶、縱封傳動同步帶輪、縱封傳動變向齒輪、縱封傳動軸組成，縱封輥牽引由縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動，縱封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動縱封傳動同步帶輪轉(zhuǎn)動，縱封傳動同步帶輪與縱封傳動同步帶轉(zhuǎn)動配合，并驅(qū)動動縱封傳動軸旋轉(zhuǎn)，縱封傳動軸與縱封傳動變向齒輪轉(zhuǎn)動配合，并驅(qū)動縱封棍旋轉(zhuǎn)；所述的橫封旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)由橫封輥、橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)、橫封傳動同步帶、橫封傳動軸、橫封傳動同步帶輪、橫封傳動變向齒輪組成，橫封輥旋轉(zhuǎn)由橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動，橫封驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動橫封傳動同步帶輪轉(zhuǎn)動，橫封傳動同步帶輪與橫封傳動同步帶轉(zhuǎn)動配合，并驅(qū)動橫封傳動軸旋轉(zhuǎn)，橫封傳動軸與橫封傳動變向齒輪轉(zhuǎn)動配合，并驅(qū)動橫封輥旋轉(zhuǎn)；所述的成品袋切斷機(jī)構(gòu)由切斷定刀、切斷動刀、旋轉(zhuǎn)電磁離合制動器、主動切刀同步帶輪、切刀同步帶、被動切刀同步帶輪組成，橫封輥帶動主動切刀同步帶輪轉(zhuǎn)動，主動切刀同步帶輪與切刀同步帶轉(zhuǎn)動配合，切刀同步帶與被動切刀同步帶輪轉(zhuǎn)動配合，橫封棍通過主動切刀同步帶輪、切刀同步帶、被動切刀同步帶輪驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電磁離合制動器旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)電磁離合器上電，則切斷動刀旋轉(zhuǎn)，并與切斷靜刀配合，切斷熱封后成品袋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動橫縱封輥包裝機(jī)，其特征在于:所述的包裝機(jī)系統(tǒng)控制器包括殼體和殼體內(nèi)裝有的信息處理電路，殼體的面板上裝有LCD顯示屏和按鍵，其中信息處理電路包括嵌入式微處理器、輸入數(shù)字信號調(diào)理隔離電路接口、信號輸出接口調(diào)理功率驅(qū)動電路、系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路、按鍵管理電路，橫封位置傳感器、系統(tǒng)啟動信號、光電跟標(biāo)傳感器、下料點動傳感器、系統(tǒng)設(shè)置信號、系統(tǒng)停止信號、無紙報警傳感器分別與輸入數(shù)字信號調(diào)理隔離電路接口的輸入連接，輸入數(shù)字信號調(diào)理隔離電路接口的輸出連接嵌入式微處 理器的輸入，嵌入式微處理器的輸出連接信號輸出接口調(diào)理功率驅(qū)動電路的輸入，信號輸出接口調(diào)理功率驅(qū)動電路的輸出分別連接縱封拉袋信號輸出、橫封旋轉(zhuǎn)信號輸出、下料充填信號輸出、切刀控制信號輸出、系統(tǒng)啟動指示輸出、故障報警信號輸出，系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路、按鍵管理電路分別連接嵌入式微處理器的輸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動橫縱封輥包裝機(jī)，其特征在于:所述的物料充填裝置采用粉劑物料充填裝置，或顆粒物料充填裝置，或醬類物料充填裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種連續(xù)式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動橫縱封輥包裝機(jī)，包括縱封牽引驅(qū)動機(jī)構(gòu)、橫封旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、成品袋切斷機(jī)構(gòu)、物料充填裝置和包裝機(jī)系統(tǒng)控制器。本實用新型采用嵌入式控制技術(shù)，將縱封輥拉袋、橫封輥旋轉(zhuǎn)直接由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動實現(xiàn)，并保證兩者的運動速度在橫封封合點的線速度一致，合理解決和避免該速度不一致導(dǎo)致包裝成品袋雍袋和岑袋現(xiàn)象和不足。包裝機(jī)整機(jī)機(jī)械部件少，裝配調(diào)試成本低，機(jī)械維護(hù)量小，整機(jī)生產(chǎn)周期短。
文檔編號B65B9/067GK203094488SQ20132010092
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者宋國治, 荊萃, 楊博文, 劉銘哲, 劉印貴, 尹通, 朱澤光 申請人:天津工業(yè)大學(xué), 宋國治, 荊萃, 楊博文, 劉銘哲, 劉印貴, 尹通, 朱澤光