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1機(jī)電一體化系統(tǒng)現(xiàn)狀

由于電子技術(shù)的發(fā)展,特別是以微計算機(jī)為中心的集成電路技術(shù)的進(jìn)步，使機(jī)械技術(shù)受到了極大的沖擊。這是因?yàn)椋\(yùn)用了電子線路而陸續(xù)研制出了一些量輕形小而且精度較高的機(jī)械，并且也研制出了僅僅是利用機(jī)械技術(shù)就很難以實(shí)現(xiàn)的、又具有優(yōu)越性能和柔性加工能力的新機(jī)械，即機(jī)電結(jié)合（機(jī)電一體化）的新型機(jī)械。
現(xiàn)在，在機(jī)械學(xué)科機(jī)電一體化己特別流行了。所謂機(jī)電一體化就是機(jī)臧和電子一體化技術(shù)，或者是機(jī)械電子、機(jī)械信息一體化技術(shù)。出現(xiàn)“機(jī)電一體化''這個名詞剛剛十多年，可是與其名相當(dāng)?shù)臋C(jī)械卻很早就有了。
包裝機(jī)械作為機(jī)械工業(yè)的分支，也在發(fā)展和應(yīng)用著機(jī)電一體化技術(shù)，尤其是在最近，不儀有各種傳統(tǒng)的機(jī)械逐漸實(shí)現(xiàn)了電子計算機(jī)化，而且還引進(jìn)了在各種機(jī)械之間進(jìn)行全面集中管理的系統(tǒng)。
機(jī)電一體化的目的是，將至今為止由機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行的信號處理，逐步轉(zhuǎn)移到讓電子城路擔(dān)任，以求得機(jī)械的小型化和輕量化。更積極的目的是，賦于機(jī)械以更高的功能和使機(jī)械具有柔性加工能力。
機(jī)電一體化是包裝機(jī)械發(fā)展的必饌單到復(fù)雜，由單機(jī)向多機(jī)的方向發(fā)展。而且日趨聯(lián)動化、高速度、自動化,即包裝生產(chǎn)流水線逐斷被設(shè)計產(chǎn)生和完善，這些可以說都是因?yàn)閼?yīng)用了電子技術(shù)的結(jié)果.
從世界范圍看，包裝機(jī)械大體經(jīng)歷了如下的演變過程：第一階段，在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束之前，主要是在食品、卷煙、火柴、醫(yī)藥、日用化學(xué)品等方面開始實(shí)現(xiàn)了包裝機(jī)械化。第二階段，大夠在五十年代，實(shí)現(xiàn)了包裝機(jī)械的初級自動化，其特點(diǎn)在于采用了電器開關(guān)和光電管為主的自動控制系礫。第三防段，大約在六十年代實(shí)現(xiàn)了包裝作業(yè)自動線，廣泛應(yīng)用電子元器件組成控制系統(tǒng)。第四階段，七十年代實(shí)現(xiàn)了由電子計算標(biāo)控制的包裝生產(chǎn)過程，自動化水平大大提高。八、九十年代將向包裝“無人化'過渡，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量檢測和生產(chǎn)管理的全盤自動化。
我們看到在此過程中，大量的電子元件被引入到包裝機(jī)械中來，同時其零部件一個接一個地被取而代之,逐歩地向機(jī)電一體化方向深入。例如，在今天的自動流水作業(yè)線上己有利用機(jī)電綜合技術(shù)（如傳感器等）對產(chǎn)品包裝實(shí)行自動控制-它的主要特點(diǎn)是能夠把撿測出來的信嵐通過判斷、記憶、演算等再就地或者遠(yuǎn)距離控制包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，從而有助于合理布局自動控制系統(tǒng)以及不合格品的剔除。
但矢,有許多高科技電子技術(shù)及躊學(xué)科的高技術(shù)正引入到包裝機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)，這是包裝機(jī)械必然向機(jī)電一體化方向發(fā)展的有力證明如利用熱管與電阻絲的有機(jī)結(jié)合可改善某些裹包機(jī)和充填橫封切斷裝置的熱封效果，而利用純機(jī)械裝置則既笨重?zé)岱庑Ч植缓?利用稜輻射線（如丫射賤）可自動檢測高速自動繊上己密封好的飲料曜內(nèi)液面高度；利用其他類別的傳感器及電子裝置還可自動撿測單個或集裝箱內(nèi)飲料確的空度；利用激光對械連續(xù)供送的塑料瓶、玻璃瓶進(jìn)行缺陷檢査和標(biāo)記光刻；利用光導(dǎo)纖維可沿包裝機(jī)內(nèi)狹窄彎曲的空間布置線路，近顕或遠(yuǎn)距地傳遞信號，實(shí)行髙密度的集中控制；利用圖象識別技術(shù)可自動檢測多種產(chǎn)品，然后進(jìn)行分類加工或剔除不合格成分，從而提高工作可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量,利用直線電機(jī)可以取代長行程的活塞氣範(fàn)或油缸，結(jié)果會引起某些包裝機(jī)，特別是外包裝機(jī)在機(jī)械傳動系統(tǒng)和總體結(jié)構(gòu)上發(fā)生深刻的變化?，F(xiàn)在電子計算機(jī)也己經(jīng)引入到包裝機(jī)械中來了，它可以實(shí)現(xiàn)集中和分散控制，大大增強(qiáng)了包裝生產(chǎn)線的自動化程度，同時智能機(jī)器的開發(fā)和利在包裝機(jī)械上的應(yīng)用，為電力電子技術(shù)在包裝上的應(yīng)用提供了更多的更好的條件。同時電子技術(shù)的發(fā)展，使得包裝機(jī)械中的某些部件逐歩被電子部件所代替，引起了包裝機(jī)械在結(jié)構(gòu)上和功能上的重大突破，這完全是機(jī)電一體化技術(shù)的成就。因此機(jī)電一體化是包裝機(jī)械發(fā)展的必然趨勢。
2機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成
機(jī)電一體化系統(tǒng)是由機(jī)械本體和電子系統(tǒng)兩大部分組成，如圖（1）所示。而更為復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)組成也有如圖（2）所示的復(fù)合系統(tǒng)。
（I）機(jī)械本體
純機(jī)械式的機(jī)械裝置完成工作和處理信息都由機(jī)械本身來完成,而機(jī)電一體化裝置處理信息則改為由電子系統(tǒng)來完成。這種系統(tǒng)只要用于力作業(yè)或空間運(yùn)動，機(jī)電一體化中的機(jī)械部分就不能沒有。怛當(dāng)佰息的傳遞和處理成為主要作用時，機(jī)械存在的價值將顯著減小。作為包裝機(jī)械來說，主要完成全部或部分包裝過程，其中包括充，填、裹包、封口、捆扎等主要包裝工序以及與其相關(guān)的前后工序，如開箱.洗瓶.堆垛和拆卸等，此外還包括在包裝件上蓋印和計量等，故機(jī)械本體將是不可缺少的。
（2）電子系統(tǒng)
電子系統(tǒng)包括許多,，如信息處理系統(tǒng)、調(diào)節(jié)器、傳感器等。在機(jī)械本體的基礎(chǔ)上附加這些裝置，就可以減少過去姉機(jī)械設(shè)備的零部件。
(3)機(jī)電一體化的作用
①小型，會量化
®減少零部件
③提高性能
④附加或產(chǎn)生新的機(jī)能
⑤增大靈活性
⑥改善質(zhì)量，提高可靠性
⑦提高生產(chǎn)率
其它還有提高操作性能、增大設(shè)計的自由度、節(jié)約能量、降低成本、提高安全性等等。當(dāng)然機(jī)電一體化絕對不會同時滿足以上所有各點(diǎn)?？墒?，既使只有一方面有顯著效果，其它方面多少失去一些，機(jī)電一體化也是有價值的。
3，包裝機(jī)械機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)
以往的機(jī)械廠姓桿、凸輪等等機(jī)構(gòu)構(gòu)件占有糧大部分，它們通常都具有動作原理明白易懂的特點(diǎn)。,可是，一臺對于機(jī)構(gòu)構(gòu)件依賴性很高的機(jī)械，植著所要求的功能的提高，'它的機(jī)構(gòu)就會愈加復(fù)雜，如果設(shè)計不當(dāng)，就會變得笨重'木堪，并且一般都缺少適應(yīng)規(guī)格改變所需的柔性。今天的包裝機(jī)械已向著多功能，適應(yīng)不同規(guī)格產(chǎn)品等方向演變，與此適應(yīng)，必須引入電子元件，簡化其機(jī)構(gòu)才能滿足功能要求，只有機(jī)電一體化才是其最佳選擇°
要使包裝機(jī)械實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，除根據(jù)需要引入電子元件為，還應(yīng)使'其機(jī)構(gòu)和機(jī)城零件的設(shè)計導(dǎo)入與以往純機(jī)械設(shè)計所不同的設(shè)計思考方法。第一應(yīng)考慮機(jī)電一體化裝置的剛性，既要保持裝置應(yīng)有的剛性，又不能使附加機(jī)構(gòu)過多。第二要考慮懈松和摩擦問題?？刂葡到y(tǒng)的懈松和摩擦是,控制性能差的主要原因。為了消除減速器和輸送機(jī)構(gòu)等的懈松，經(jīng)常采用予壓的方法，在齒輪傳動中將用彈簧以使其緊緊嚙合。在傘齒輪和螺旋齒輪傳動中在軸線方向加入彈簧力，滾珠軸承也在軸線方向壓緊等等。批機(jī)械貝鳴設(shè)備用此方法沒有什么特球的痛題，但是控犒系統(tǒng)為消涂摒松，所加予壓將增大固體之間曲摩擦，同控制器的伺服剛性差相互作用，將使定位精度降低。也就是說機(jī)電一體化的機(jī)構(gòu)同純機(jī)械化的裝置相比，必須是挪松少摩擦小性能好的機(jī)構(gòu).第三要考慮阻抗匹配的問題，即在電機(jī)功率允許的條件下，最短時間定位時最佳傳遞運(yùn)動的減速比問題。當(dāng)然，這三個主要問題都應(yīng)納入到機(jī)電一體化裝置的總體設(shè)計當(dāng)中去。
4我國包裝機(jī)械機(jī)電一體化的狀況及展望
我國包裝工業(yè)起步較晚，現(xiàn)在只是剛剛向國際包裝工業(yè)發(fā)展史中的第三階段邁進(jìn)。但是發(fā)展速度卻是令人可喜的，巳經(jīng)在自動化方面取得了一些成績，許多機(jī)器巳經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化。例如，南通包裝機(jī)械廠等單位生產(chǎn)的真空充氣包裝機(jī)，工作過程就是由時間程庠自動控制的，物品包裝所需壓強(qiáng)、充氣量、熱封溫度等可根據(jù)不同需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。上海包裝機(jī)制造廠生產(chǎn)的TNZ型自動貼標(biāo)機(jī)采用真空吸標(biāo)的方法，把標(biāo)簽紙自動貼到瓶子上的一種連續(xù)工作的貼標(biāo)機(jī)，能自動完成取標(biāo)、上膠水、粘標(biāo)、打批號日期等動作，在氣電控制下，能做到無瓶不取標(biāo)、無標(biāo)不上膠水、不打批號日期的自動控制。這樣的例子還有許多?？傊?，我國的包裝機(jī)披工業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)了許多機(jī)電結(jié)合的產(chǎn)品，但還不夠先進(jìn)，不夠完善?，F(xiàn)在機(jī)電一體化技術(shù)巳被越來越多的部門所重視，它必將隨著我國包裝工業(yè)的發(fā)展而在理論上和實(shí)踐上逐潮被完善，也將由此使我國的包裝機(jī)械工業(yè)邁向一個更新的更大的天地。
 

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