包装机三轴同步控制算法研究.doc

1 绪论 1.1课题研究的背景和意义 随着社会的发展、生活水平的提高，人民对商品包装提出了更高的要求。与人民生活和工农业生产密切相关的生活日用品、营养食品、药品，种子、化肥、农药、化工原料等工农业生产用品，都需要精确的定量包装。这些物料如果用手工进行包装，其劳动强度大，速度慢，效益和质量差;而食品、药品类若采用手工包装不能满足卫生要求。因此，需采用自动包装机来完成这些工作。包装机械是现代包装工业的基本设备，是商品生产中必不可少的关键性技术设备。随着人类社会的进步，国民经济的发展，人民生活水平的提高，人们越来越重视包装的质量、品种类型，包装机械在包装领域中起着重要的作用。包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证。它能够大幅度地提高生产效率;降低劳动强度，改善劳动条件;保护环境，节约原材料，降低产品成本;有利于被包装产品的卫生，提高产品包装质量，增强市场销售的竞争力;由于包装机械的计量精度高，产品包装的外形美观、整齐、一、封口严密，提高了产品包装的质量，增强了产品销售的竞争力，可获得较高的经济效益;延长产品的保质期，方便产品的流通。包装机械保证包装产品质量高、生产效率高、品种多、生产环境好、生产成本低、环境污染小，因而获得较强的市场竞争能力，带来巨大的社会效益和经济效益。自动包装机被堪称为拥有漫长发展历史和富有强大生命力的主导机型。现已被各国视为前景较好的包装机械。由于现有国产袋成型自动包装机存在的软硬件问题，并且缺少相应的设计指导理论，所以对其进行研究改进是非常有意义的。包装容器的制袋一充填一封口，是包装工艺中必须的工序。充填的精确影响到厂家经济效益;封口的好坏则影响包装产品的外观质量和保质期。因此，包装质量在很大程度上取决于袋长的精确控制以及封口质量，所以封口机构及其控制的研究改进对提高制袋质量有着重要的意义，本研究对整机结构了解的基础上，针对纵封、横封的封口形式完成了对薄膜输送系统等关键部分软硬件设计，其在实际生产中也具有十分重要的指导意义. 1.2国内外研究现状 为满足现代商品包装多样化的要求，目前国内外开始不断发展适应多品种、小批量的通用包装机械和设备，从而使得包装机械的形式日趋增多。袋成型自动包装机是将具有热塑特性的塑料复合膜经加热软化制成包装容器，在一台设备上自动完成制袋成型、计量充填、封合剪切等全过程的自动包装设备。按包装物料的不同，可分为如下的几类:(1)粉粒料包装设备。如小袋奶粉、咖啡等物料的包装。(2)流体、半流体粘稠类包装设备。如调味品、酱类、油脂类等物料的包装。(3)定型类包装设备。由于固体定型类物料的大小及形状差异颇大，所以需根据不同的物料，采用不同的充填形式，或采用电子称量机计量。 1.2.1国外袋成型包装机发展现状 国外袋成型包装机发展全面，优势明显，主要特点有: l、结构设计标准化、模组化。用一台包装机完成对不同物料的包装时，利用原有机型的模组化设计可在短时间内迅速进行规格更换或转换为其它包装形式的机型，并为不同的计量系统提供了足够的空间。如利用枕型包装机稍加调整就可实现三角袋的包装。 2、包装速度高速化。目前，国外的小袋包装机单列包装速度一般为30~80袋/分，近些年来很多公司推出的多列式包装机(从2列到10列)可使包装速度大大提高。如意大利ILAPAK公司的300和400系列枕型包装机，计量范围150~4509，包装速度120袋/分;日本横滨电机制作所的YDE一70型四边封合包装机，计量范围:0.5~30ml，可以2~10列，最高速度为800袋/分;日本三光机械的FC一1000型小袋枕型包装机，最高可达12列，速度可达1000袋/分。 3、结构运动高精度化。由于采用各种新技术，如通过伺服电机、编码器及数字控制(NC)动力负载控制PLC等高精密执行机构控制各种动作，使整机的充填计量精度和制袋精度都有所提高。如日本东京自动机械的SIGMA3型粉末计量机，配有可调速驱动马达，采用螺杆下料充填，最大充填为每次1.ZKg，充填精度60.25%;日本，丫少社的台式液体充填机，根据不同机型充填量可做到0.1~600ml，充填精度为0.5%。 4、控制智能化、弹性化。国外大多机器都通过智能型控制仪表和触摸屏上的菜单式应用软件对机器的各种参数进行跟踪调整。电子显示屏显示切袋长度、包装速度、充填物的净含量以及包装产量等，一目了然。标准的色标跟踪光电系统能绝对保证包装产品的印刷图案正确。另外，机器可对工作过程进行在线状态监测和故障诊断分析，一旦发生问题，自动停机，并显示故障原因及解决方法。 5、包装形式多样化。国外的袋包装目前既有三边封合袋、四边封合袋、枕形袋，还有风琴式、自立袋等。用户可以根据市场的需要，具有更大的选择空间。国外的袋包装机执行机构和传动系统趋于简单，横封、纵封等动作的执行机构采用气