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1國內(nèi)外純堿包裝技術(shù)現(xiàn)狀。
純堿的自動(dòng)包裝，國內(nèi)企業(yè)的水平可以說參差不齊，大多數(shù)小企業(yè)的包裝還是手工包裝；一些大中型企業(yè)是半自動(dòng)包裝，采用人工裝袋，而國外很多純堿生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)淘汰了半自動(dòng)人工裝袋，更不用說人工包裝了。
國際先進(jìn)的包裝企業(yè)主要集中在日本的新龍工業(yè)和亞洲的大和、理查森、貝米斯、穆勒、H&B、WH、BL等歐美公司。包裝粉末時(shí)，這些公司的包裝機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)一般在25~40kg/袋，800袋/小時(shí)左右，每個(gè)公司的包裝機(jī)對包裝袋都有自己的特殊要求:有的只適應(yīng)枕頭袋，不適應(yīng)M袋；有些連枕頭袋都要求是單層包，不適合雙層包，對包本身的硬度和強(qiáng)度有一定要求，等等。
為了徹底改變包裝落后的局面，山東某股份有限公司于2003年率先在國內(nèi)使用無錫某公司研發(fā)的全自動(dòng)機(jī)器人。
汽水包裝機(jī)。這種包裝機(jī)的使用使其企業(yè)在現(xiàn)代生產(chǎn)管理上邁出了新的一步。
2CZQ800C機(jī)器人自動(dòng)汽水包裝機(jī)的設(shè)計(jì)。
無錫某化工機(jī)械有限公司在綜合比較國外各種包裝機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的機(jī)器人全自動(dòng)純堿包裝機(jī)。2003年，提供了6條全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線，并在亞洲最大的純堿企業(yè)山東?；瘓F(tuán)投入使用，取得了非常理想的效果。全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線產(chǎn)能超過800袋/小時(shí)，包裝線上全自動(dòng)包裝。
該機(jī)各有特色，既適應(yīng)單層枕袋、M型袋，也適應(yīng)內(nèi)襯薄膜袋的雙層袋。
在這條純堿全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線上，有許多單元設(shè)備，如伺服電子秤、機(jī)器人全自動(dòng)包裝機(jī)、自動(dòng)封口機(jī)、金屬檢測、重量檢測機(jī)等。由于空間限制，本文重點(diǎn)研究機(jī)器人全自動(dòng)包裝機(jī)。
機(jī)器人自動(dòng)包裝機(jī)。
該機(jī)主要由六部分組成:①全自動(dòng)仿生機(jī)器人手提袋機(jī)；②喂袋機(jī)；③夾袋裝置；(4)移入輸送裝置；
⑤送袋小車；⑥控制系統(tǒng)。機(jī)器的部件組成見圖1。
蘇打粉包裝有其特殊要求:蘇打粉細(xì)，易飛，溫度高達(dá)80℃，像袋裝水。
在高溫材料的作用下，口袋變軟，硬度降低，難以站立。根據(jù)這些特點(diǎn)，機(jī)器人純堿自動(dòng)包裝機(jī)做了如下一些獨(dú)特的設(shè)計(jì)。

3.11全自動(dòng)仿生機(jī)械手(如圖2所示)
自動(dòng)裝袋機(jī)最大的核心結(jié)構(gòu)是仿生機(jī)械。
手，它被設(shè)計(jì)成完全模仿人類手臂和手指的結(jié)構(gòu)。在氣缸的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下，“手臂”彎曲到口袋位置，“手指”張開夾緊口袋，然后“手臂”將口袋送到口袋夾緊裝置。口袋夾緊裝置夾緊機(jī)械手送來的口袋后，機(jī)械手在氣缸的作用下松開“手指”，彎曲“手臂”。
在原始取包位置，準(zhǔn)備抓取第二個(gè)包(如圖3所示)。
因?yàn)閮蓚€(gè)“手指”靠氣缸的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)一對齒輪。
，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單獨(dú)特，動(dòng)作相當(dāng)可靠。一次抓住、捏緊并裝入袋子。這種仿生機(jī)械手不僅適用于枕袋，也適用于其他各種形式的袋，如M型袋、雙層袋等。，適應(yīng)性廣，不破壞原有包的形狀，是一種創(chuàng)新的抓包結(jié)構(gòu)(目前正在申請專利)。
水平取袋和袋口定位結(jié)構(gòu)系統(tǒng)到目前為止，世界上所有的自動(dòng)裝袋機(jī)都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是抓袋、取袋和開袋都必須通過真空吸盤來完成，而送袋式則分別有水平送料和縱向送料。所謂縱向進(jìn)給，是指將口袋放入口袋庫，使口袋底部面向取口袋位置，真空吸盤吸住口袋底部，然后在壓輥的作用下縱向移動(dòng)，使口袋等待取口袋位置。在這個(gè)等待取口袋位置，口袋靠著一個(gè)稍微傾斜的支撐板站立，等待另一個(gè)擺動(dòng)的吸盤吸住口袋，這是過去大多數(shù)自動(dòng)包裝機(jī)的形式。這種機(jī)器的口袋送料有兩個(gè)缺點(diǎn):(1)對口袋長度和尺寸誤差的控制要求高。袋子沿著袋子的縱向移動(dòng)，當(dāng)它到達(dá)裝袋機(jī)時(shí)，它被袋子的底部定位。由于擺動(dòng)吸盤的位置是不變的，所以吸盤吸袋口時(shí)，袋的長度和尺寸的公差較高。如果公差超過規(guī)定的公差，很有可能吸盤要么不吸袋，要么吸袋的位置離袋口太遠(yuǎn)，影響下一個(gè)動(dòng)作的完成；
②口袋對硬度和強(qiáng)度要求高。如果口袋沒有達(dá)到一定的硬度，可能會(huì)使袋子直立，向前倒下。因此，這種形式對口袋制造的質(zhì)量要求更高。
無錫利瑪制袋機(jī)采用橫向進(jìn)袋的形式，即將袋子放在袋倉上，袋子的一側(cè)面向取袋位置，真空吸盤吸住袋子的一側(cè)，取袋時(shí)袋子水平躺在制袋機(jī)上。交付的袋子的位置位于袋子開口的一側(cè)。當(dāng)機(jī)器人打開袋子開口時(shí)，對袋子的整體尺寸的公差沒有要求。由于袋子正躺在制袋機(jī)上等待打開，因此對袋子的軟硬質(zhì)量沒有要求，從而降低了袋子的制造成本。如果一個(gè)普通包和一個(gè)質(zhì)量要求較高的包的成本差是0.1元/包，對于一個(gè)年產(chǎn)60萬t的企業(yè)來說，每年的成本差就是150萬元。所以這一口袋成本的每一點(diǎn)降低，都會(huì)給一個(gè)生產(chǎn)規(guī)模大的企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
3.22送袋機(jī)。
從圖1可以看出，給袋機(jī)可以根據(jù)用戶的要求放置2~3摞袋子(每摞80~100袋)，自動(dòng)給袋機(jī)的吸盤會(huì)一個(gè)一個(gè)的吸住袋子，然后另一摞袋子會(huì)自動(dòng)上去。這樣，操作者每次只需將一疊袋子放入進(jìn)袋機(jī)，其余工作由自動(dòng)進(jìn)袋機(jī)和自動(dòng)進(jìn)袋機(jī)完成。
3.33包夾裝置(如圖4所示)
1)夾袋裝置配有吸盤袋拉伸系統(tǒng)。也就是說，吸盤安裝在夾袋上，機(jī)械手不需要完成開袋動(dòng)作，而是可以在將袋子送到夾袋位置后立即返回抓取第二個(gè)袋子，比裝袋機(jī)取袋處打開袋口節(jié)省了0.5~0.8s，為提高裝袋速度奠定了基礎(chǔ)。此外，由于口袋的開口是在口袋的口部完成的，因此可以適應(yīng)各種形狀的口袋。
2)袋夾裝置自動(dòng)安全識別系統(tǒng)。
當(dāng)機(jī)械手蓋上口袋并夾緊時(shí)，電子秤稱量的純堿物料會(huì)倒入口袋。如果口袋沒有蓋好，或者口袋本身的口部損壞，在將材料倒入口袋時(shí)，會(huì)有一些材料從口袋中掉出。為了防止這種現(xiàn)象，裝袋機(jī)的袋夾上有一個(gè)判斷開關(guān)。如果袋口四個(gè)角中只有一個(gè)沒有裝上，開關(guān)就會(huì)發(fā)出信號，這樣上面電子秤中的物料就不會(huì)倒入口袋，脫圈的口袋就會(huì)自動(dòng)被剔除。這種識別系統(tǒng)可以保證自動(dòng)裝袋機(jī)的袋夾噴灑率降低到萬分之一以下。

3.44可移動(dòng)引入輸送機(jī)(見圖1)
導(dǎo)入裝置可以在進(jìn)入縫紉機(jī)前將口袋口整平，并保持一條直線，這樣在折疊和縫制袋子時(shí)就可以平穩(wěn)、直線地進(jìn)入。
為了方便口袋進(jìn)入導(dǎo)入裝置，設(shè)計(jì)了一種可移動(dòng)的導(dǎo)入結(jié)構(gòu)，即在口袋進(jìn)入導(dǎo)入裝置之前，打開導(dǎo)入系統(tǒng)，在口袋進(jìn)入導(dǎo)入裝置之后，立即關(guān)閉導(dǎo)入裝置，使得口袋的口部始終呈直線狀，效果非常理想。
3.55夾送袋小車。
40公斤或50公斤物料從夾袋中掉落的袋口形狀不規(guī)則，尤其是純堿等80℃高溫的粉末，很難在輸送機(jī)上站穩(wěn)。為了充分利用。
該袋材料平穩(wěn)地進(jìn)入導(dǎo)入系統(tǒng)和縫紉及折疊系統(tǒng)。袋子落入袋夾后，一方面兩個(gè)托板將袋子托在袋子中間，另一方面袋口調(diào)平機(jī)構(gòu)將袋子夾緊口，在氣缸的作用下，迅速將口袋裝入導(dǎo)入裝置。

3.66控制系統(tǒng)。
自動(dòng)裝袋機(jī)的所有動(dòng)作都由西門子可編程控制器控制。整個(gè)控制系統(tǒng)的軟件程序已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中測試多年。此外，大部分檢測組件采用國外先進(jìn)產(chǎn)品，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。所有控制部件和主要電器的工作電源都是24VDC，非常安全。在控制系統(tǒng)中，鑰匙開關(guān)、緊急停止按鈕和控制繼電器構(gòu)成緊急停止電路。緊急情況下，切斷PLC輸出電路的電源可以使設(shè)備停止工作。PLC是包裝機(jī)控制系統(tǒng)的核心，I/O處理速度快，可以直接與計(jì)算機(jī)可編程終端或其他帶有RS-232C端口的設(shè)備連接，無需增加額外的功能模塊。PLC程序可以通過EEPROM固化，手持編程器操作方便?？刂葡到y(tǒng)還采用專用組態(tài)軟件，具有完整的故障自診斷和判別系統(tǒng)。當(dāng)整條生產(chǎn)線的某一部分出現(xiàn)故障時(shí)，其故障位置會(huì)顯示在CRT上，可以減少維修工程師辨別故障的時(shí)間。
4.生產(chǎn)中的使用。
利用CZQ800機(jī)器人自動(dòng)包裝機(jī)，將原有純堿的人工裝袋包裝線由4人改為1人，此人只需放置口袋，無需直接操作，不僅大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，還降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。由于機(jī)器內(nèi)部特殊的防塵處理，工作環(huán)境中灰塵很少，減少了污染。
自動(dòng)包裝機(jī)的自動(dòng)包裝設(shè)計(jì)能力為800袋/小時(shí)(40~50公斤/小時(shí))，實(shí)際檢驗(yàn)過程中最大能力達(dá)到840袋/小時(shí)。目前有6條純堿自動(dòng)包裝線。
山東?；瘓F(tuán)使用，經(jīng)過現(xiàn)場連續(xù)生產(chǎn)考核，用戶認(rèn)為:“作為國內(nèi)第一批用于包裝純堿原料的自動(dòng)化純堿包裝機(jī)，根據(jù)純堿原料的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)，運(yùn)行平穩(wěn)，完全能夠滿足純堿行業(yè)連續(xù)可靠運(yùn)行的要求”。
5結(jié)論。
1988年，我國第一代純堿電子稱重包裝機(jī)(手動(dòng)裝袋)由無錫某化工公司率先研制成功，并在連云港、濰坊、唐山堿廠投入使用。后來，近90家大中型堿廠先后選擇了這家公司的產(chǎn)品。多年來，無錫某公司一直致力于純堿包裝的技術(shù)進(jìn)步?，F(xiàn)在，電子稱重不僅采用伺服控制技術(shù)(無氣缸控制)，而且成功開發(fā)出機(jī)器人自動(dòng)純堿包裝機(jī)，取代人工裝袋。CZQ800C機(jī)器人(純堿)自動(dòng)包裝機(jī)在國內(nèi)純堿生產(chǎn)企業(yè)的成功應(yīng)用，標(biāo)志著公司從過去包裝技術(shù)上模仿國外產(chǎn)品，躍上自主創(chuàng)新的新高度。這項(xiàng)旨在獲得自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)創(chuàng)新必將推動(dòng)我國自動(dòng)包裝技術(shù)的進(jìn)步。

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