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目前市場上所用到的包裝機是手動或者半自動，還有很多需要按照包裝要求進(jìn)行制袋，給料和稱量設(shè)備也不精準(zhǔn)，包裝速度和精度都不好。針對飼料行業(yè)對包裝機的要求，對市場上現(xiàn)有的飼料包裝機進(jìn)行了調(diào)研，研制了一套通用性好、性能穩(wěn)定、精度較高的ＤＣＳ-５０小型全自動定量包裝機。該設(shè)備是機電一體化的產(chǎn)品，采用微電腦控制技術(shù)，能完成自動給料、稱量、夾袋充填、封包等功能。本機也可應(yīng)用在糧食、化工、食品及醫(yī)藥等行業(yè)的小包裝。
1結(jié)構(gòu)及工作原理
1.1結(jié)構(gòu)
ＤＣＳ-５０小型全自動定量包裝機主要由給料部件、振動給料器、稱量部件、夾袋機構(gòu)、供袋張袋裝置、皮帶輸送帶、封包裝置、上框架、下框架、過渡斗、吸風(fēng)罩、電控柜和真空系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)組成。ＤＣＳ-５０小型全自動定量包裝機結(jié)構(gòu)簡圖如圖１所示。給料裝置主要由三行程給料機構(gòu)和電磁式振動給料器等組成。三行程給料機構(gòu)主要由斗體、三行程氣缸、三開度弧形截料門、上法蘭和上下調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)等組成。這種給料機構(gòu)采用自重給料方式，裝置結(jié)構(gòu)簡單，動作安全可靠，通用性好，給料精度高、速度快。三行程給料機構(gòu)位于上框架頂部，振動給料器位于三行程給料機構(gòu)和稱量部件之間適當(dāng)位置，兩種機構(gòu)的聯(lián)合使用會保證給料精度，提高包裝精度。

稱量部件主要是由稱量斗體、活動門體、開關(guān)門氣缸、稱重傳感器以及傳感器支座等組成。稱量部三行程給料機構(gòu)、振動給料器、稱量部件都固定在上框內(nèi)。過渡斗用來固定夾帶裝置，并起到緩沖物料的作用，過渡斗上法蘭固定在上框和下框之間，下法蘭與夾袋機構(gòu)相連接。
夾袋裝置主要由夾袋斗體、夾袋搖臂、夾袋氣缸、張袋機構(gòu)以及密封裝置構(gòu)成。張袋機構(gòu)主要由兩組分別控制水平方向和豎直方向運動的氣缸、真空吸盤、以及導(dǎo)桿組成，通過水平方向和豎直方向運動的結(jié)合來完成張袋動作。夾袋機構(gòu)在過渡斗下方，與過渡斗下法蘭連接。
供袋裝置主要由存袋箱、取袋氣缸及真空吸盤、移袋氣缸、電機減速機、主動滾筒、從動滾筒、皮帶、伺服電機、光電傳感器、送袋手臂、夾持手指氣缸和機架及腳杯等組成。供袋張袋裝置位于整個機器的側(cè)面，送袋手臂由伺服電機控制９０°旋轉(zhuǎn)，將袋子從皮帶尾端位置送到夾袋斗下方。
皮帶輸送機主要由電機減速機、托袋板、主動滾筒、從動滾筒、皮帶、皮帶托滾、高度調(diào)節(jié)機構(gòu)等組成。皮帶輸送機在夾袋機構(gòu)正下方，整機的最底部，夾袋機構(gòu)正下方，另一端在外露整機一側(cè)。
縫包裝置由外購折邊機和縫包機及機架組成，其中機架上有高度調(diào)節(jié)裝置。折邊機整袋口和縫包機封包口位于同一直線，并與夾袋口中心在一直線上。縫包裝置位于在輸送帶外露端后放，且在整機側(cè)邊。
真空系統(tǒng)主要有真空泵、流量控制閥、方向控制閥、壓力繼電器、消音器、真空吸盤、執(zhí)行氣缸、氣管等組成。真空系統(tǒng)放置位置可以實際安裝情況而定。
電氣控制系統(tǒng)包括弱電控制部分和強電控制部分。弱電系統(tǒng)主要是ＰＬＣ可編程控制器，對三行程給料機構(gòu)、稱量部件活門氣缸、傳感器、夾帶氣缸、供袋機構(gòu)電機、夾持手指氣缸、折邊機、縫包機等進(jìn)行時間和順序控制。強電部分主要是控制真空泵、伺服電機、電磁式振動給料器、皮帶輸送機。
1.2特殊機構(gòu)
夾袋裝置結(jié)構(gòu)圖如圖２所示，張袋機構(gòu)是夾袋裝置中的一個關(guān)鍵機構(gòu)，對整機的自動化起著重要作用。張袋機構(gòu)主要有控制水平方向運動的氣缸（氣缸Ｘ）、控制豎直方向運動的氣缸（氣缸Ｙ）、真空發(fā)生器、真空吸盤和張袋氣缸固定板等組成。每側(cè)在同一直線上并排有兩個雙層真空吸盤，其結(jié)構(gòu)如圖３。這種夾袋裝置結(jié)構(gòu)簡單，在夾袋時更具夾持力，不會對包裝袋口造成損傷；氣密性很好，對于粉塵大的物料，下料時也不會有粉塵散出，而影響包裝環(huán)境。

真空吸盤是一種用來抓取和握持工件的末端執(zhí)行機構(gòu)，本機中主要用真空吸盤來取袋和張袋。取袋時真空吸盤主要承受拉力，張袋時真空吸盤要同時承受拉力和剪切力。由于真空吸盤采用硅膠制造和它的他樹結(jié)構(gòu)，真空吸盤在吸附過程中具有一定的柔順性，即使包裝袋有一定的尺寸偏差和位置偏差，也能被吸附和脫落。雙層吸盤比單層吸盤更具吸附力，更安全可靠。
1.3工作原理
ＤＣＳ-５０小型全自動定量包裝機能自動完成給料、稱量、供袋、夾袋、充填、縫包六大工序，工作程序圖如圖４所示，工作過程主要分兩個并行路線來完成，那么整機的工作原理分為兩個部分。

第一部分：人工將一疊平鋪的包裝袋（大約４００個）整齊放在存袋箱中的托板上，按下啟動按鈕，控制托板升降的電機、皮帶電機和真空泵啟動，光柵傳感器檢測包裝袋高度后，將信號經(jīng)ＰＬＣ傳給控制取袋氣缸的的繼電器，取袋氣缸向下伸出，同時真空發(fā)生器啟動，真空吸盤通氣迅速吸附包裝袋。取袋氣缸向上收縮后，將信號傳給控制移袋氣缸的繼電器，移袋氣缸向前伸出，然后真空吸盤斷氣，包裝袋被移送到皮帶上，向夾帶裝置方向移動。與此同時，送袋搖臂處于豎直方向，夾持手指氣缸打開。待光電傳感器檢測到包裝袋到一定位置，并且包裝袋邊緣進(jìn)入手指氣缸開口內(nèi)時，手指氣缸閉合，將信號傳給控制伺服電機的繼電器，伺服電機主軸轉(zhuǎn)動，送袋搖臂逆時針轉(zhuǎn)動９０°，剛好將包裝袋送袋夾袋斗體下方中心位置。
此時夾袋氣缸伸出，夾袋搖臂打開，張袋機構(gòu)的氣缸Ｘ和氣缸Ｙ都處于收縮狀態(tài)。開始夾袋，首先是氣缸Ｙ向下伸出，到位后氣缸Ｘ都向中心伸出，然后真空吸盤通氣，包裝袋吸住。保持適當(dāng)時間（例如設(shè)定０．５ｓ）后，氣缸Ｘ都向兩側(cè)縮回，袋子口張開。氣缸Ｙ向上收縮，將包裝袋提起。氣缸Ｙ到位后將信號傳給控制夾袋氣缸的繼電器，夾袋氣缸收縮，兩側(cè)搖臂向中心合攏，將袋子口夾緊在夾袋斗體外壁上。
至此，第一條路線上的供袋、夾袋動作完成。需要說明的是，每臺機器備兩個存袋箱，當(dāng)一個存袋箱的袋子用完之前，提前準(zhǔn)備好換存袋箱，保證機器不停止運轉(zhuǎn)，各個動作不間斷。
第二部分：供料系統(tǒng)開始供料后，將信號傳給控制三行程氣缸和電磁式振動給料器的繼電器，初始時三行程氣缸處于收縮狀態(tài)。當(dāng)快加一定時間后
（例如設(shè)定時間１ｓ），三行程氣缸開始伸出第一個行程，三開度弧形截料門開度減小一定角度，此時實際就是中加狀態(tài)。當(dāng)稱量斗中物料計量到達(dá)一定（例如設(shè)定為理論計量的８５％）時，三行程氣缸伸出第二個行程，只留三開度弧形截料門的小口給料，此時實際就是慢加狀態(tài)。當(dāng)達(dá)到理論計量或者是慢加給料到時間時，三行程氣缸伸出第三個行程，三開度弧形截料門完全關(guān)閉，停止加料。若三開度弧形截料門完全關(guān)閉卻計量沒有達(dá)到理論計量，電磁式振動給料器啟動，進(jìn)行小流量慢加給料，從而更進(jìn)一步提高給料精度，保證稱量精度。當(dāng)計量達(dá)到理論計量時，給料裝置的三行程給料機構(gòu)和電磁式振動給料器都停止給料。并將信號傳給控制稱量裝置活門氣缸的繼電器，兩側(cè)活門氣缸伸出，活門打開，開始下料充填。包裝填充完成之后，夾袋氣缸收縮，夾袋搖臂打開，包裝袋落在皮帶輸送機上?？刂品Q量裝置活門氣缸收縮，活門關(guān)閉，等待下一個循環(huán)。
至此，第二條路線上的給料、稱量、充填動作完成。接下來就是在皮帶輸送機上輸送過程中依次完成折邊、縫包和輸送這些后續(xù)動作。
需要說明的是，三行程給料機構(gòu)快加、中加、慢加的時間要依據(jù)不同物料、不同上料速度、三行程給料機構(gòu)到稱量裝置的高度等因素來設(shè)定參數(shù)。這些參數(shù)包括傳感器精度補償變量、三開度弧形截料門各開門時間、每次開度及開門速度等。同時也要根據(jù)這些因素來設(shè)定三行程氣缸的通氣量，從而控制三開度弧形截料門動作快慢。還要設(shè)置電磁式振動給料器的振動頻率等。
2主要技術(shù)參數(shù)
ＤＣＳ-５０小型全自動定量包裝機的主要技術(shù)參數(shù)如表１。

3氣動系統(tǒng)
3.1氣動系統(tǒng)組成
氣動系統(tǒng)主要由氣源裝置、執(zhí)行機構(gòu)、控制元件、輔助元件四種裝置組成。
氣源裝置即壓縮空氣的發(fā)生裝置，其主體部分是空氣壓縮機。它將原動機（如電動機）的機械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能并經(jīng)凈化設(shè)備凈化，為各類氣動設(shè)備提供潔凈的壓縮空氣。
執(zhí)行機構(gòu)是系統(tǒng)的能量輸出裝置，如氣缸和真空吸盤，它們將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，并輸出到工作機構(gòu)上去。
控制元件是用以控制調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量、流動方向以及系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)的工作程序的元件，如壓力閥、流量閥、方向閥等。
在系統(tǒng)中除上述三類元件外，其余元件稱輔助元件，如各種過濾器、油霧器、消聲器、傳感器及管件等，對保持系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定和持久地工作起著十分重要的作用。
3.2氣動系統(tǒng)原理圖
ＤＣＳ-５０小型全自動定量包裝機氣壓傳動系統(tǒng)如圖５所示。

3.3氣動元件
ＤＣＳ-５０小型全自動定量包裝機氣動元件明細(xì)表如表２所示。

4真空系統(tǒng)
ＤＣＳ-５０小型全自動定量包裝機的真空系統(tǒng)主要由空氣壓縮機、二位三通電磁閥、空氣壓力繼電器、真空發(fā)生器、真空吸盤、氣管等組成。ＤＣＳ-５０小型全自動定量包裝機真空系統(tǒng)原理圖如圖６所示。

5結(jié)束語
研制的第一臺ＤＣＳ-５０小型全自動定量包裝機樣機試制表明，該包裝機達(dá)到了預(yù)期工作要求和性能要求，能順利完成給料、稱量、供袋、夾袋、充填、縫包六大工序，能適應(yīng)多種物料的包裝，并且性能穩(wěn)定、精度較高、可靠性好、操作簡單、維護方便，滿足了用戶需求。

作者：鄒俊剛，李詩龍

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