胡曉峰 關高慶
(中國汽車技術研究中心,中國 天津300000)
現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn),如食品、醫(yī)藥、日用品、化工產(chǎn)品、電子產(chǎn)品等生產(chǎn)中,主要包括三大基本環(huán)節(jié),即原料處理、中間加工和產(chǎn)品包裝。包裝加工是產(chǎn)品在生產(chǎn)中的最后環(huán)節(jié),是提高產(chǎn)品的商品價值不可忽視的重要環(huán)節(jié),而包裝機械是使產(chǎn)品包裝實現(xiàn)機械化、自動化的根本保證,使用包裝機械,產(chǎn)品可提高生產(chǎn)率,減輕勞動強度,適應大規(guī)模生產(chǎn)的需要,并滿足清潔衛(wèi)生的要求。隨著包裝材料的不斷出現(xiàn)和包裝技術的不斷革新,包裝機械不斷得到發(fā)展。而隨著時代的進步和生活水平的不斷提高,人們對包裝也提出了越來越高的要求,這時的包裝機械在包裝領域發(fā)揮著越來越大的作用。
方便面包裝機是接縫式裹包機(又稱臥式枕型包裝機)的一種。接縫式裹包機最初由美國于上世紀五十年代開發(fā)出產(chǎn)品。后來在日本得到發(fā)展,并于上世紀六七十年代隨著日本經(jīng)濟高速發(fā)展,技術性能得到長足的進步。
上世紀八十年代初,我國大量引進接縫式自動包裝機并生產(chǎn)出自己的產(chǎn)品。以日清品牌為代表,主要針對方便面生產(chǎn)線配套使用。上世紀九十年代,這種機型開始大量用于包裝糖果、餅干等各種塊狀物品,同時派生出各種各樣的類似包裝機。隨著機電一體化的應用,高速接縫式自動包裝也向著高速全自動模塊化的方向發(fā)展及創(chuàng)新。
現(xiàn)今國外開發(fā)的高速接縫式自動包裝機已極其人性化:高速、節(jié)能、全自動、模塊化。
就國內外高速接縫式自動包裝的開發(fā)情況來看,主要從以下幾點進行:
(1)不斷擴大其通用能力,以滿足多品種不同批量產(chǎn)品的包裝。
(2)高速全自動,配備微機控制系統(tǒng),借助預先儲存的程序控制多臺伺服電機,分別驅動有關執(zhí)行機構。
(3)參數(shù)化調整和設置,對主要操作部件(供送、袋成型、牽引、封切等)做適當調整有關工作參數(shù),便可在較寬的尺寸范圍內,滿足不同品種不同尺寸的包裝。
(4)模塊化結構設計,對供送、牽引、封切等主要部件進行相對獨立并又能較為自由組合的結構設計,以滿足臥式組合和立式組合的包裝機。
目前應用的接縫式包裝機的特點都是用于裹包固體塊狀物品,使用范圍不廣、包裝品種單一、通用性不好。隨著我國市場化的深入,包裝市場進一步擴大,過去的接縫式包裝機己不能滿足人們對包裝的多樣化、個性化的要求。
包裝機械是完成全部或部分包裝過程的機器,包裝過程包括成型、充填、裹包等主要包裝工序,以及與其相關的前后工序,如清洗、干燥、殺菌、堆碼、拆卸等,也包括打印、貼標、計量等輔助工序。根據(jù)包裝機械產(chǎn)品主要功能的不同,包裝機械可分為填充機、灌裝機械、封口機械、裹包機械、多功能包裝機械、貼標機械、清洗機械。
接縫式裹包機(又稱枕式包裝機)是一種臥式三面封口,自動完成制袋、填充、封口、切斷、成品排除等工序的包裝設備,通過材料拉伸進給裝置進給,塑料薄膜經(jīng)過成形器,經(jīng)過熱縱封裝置封住側面,同時包裝物注入到袋中,橫封機構根據(jù)色標光電檢測裝置剪切包裝長度和位置。方便面包裝機是接縫式裹包機的一種。
接縫式裹包機是包裝設備中較為重要的一種形式,實際應用中,與相應衍生機種、輔助機種相配合,能實現(xiàn)食品、日用化工、醫(yī)藥等行業(yè)自動化生產(chǎn)線的流水包裝,可以是快速食品、冰淇淋、小飾物、藥品、小五金件和其它許多輕量小塊狀物品。適應的包裝物為一般塊狀、筒狀規(guī)則物品,無規(guī)則異形物品,如:餅干、蛋糕、化妝品、紙巾等。包裝成品的形式有單件包裝、集合包裝、帶托盤包裝、無托盤集合包裝等。因此,實際包裝中要求其適用范圍廣、工作平穩(wěn)可靠、噪聲低、生產(chǎn)率高。以滿足:小到糖果、大到家電;軟的到紙巾類日用品、硬的到軸承小五金等商品的包裝需要。
方便面包裝機主要包裝幾種額定袋規(guī)格的方便面,也可以包裝同樣袋規(guī)格的固體物品。
絕大多數(shù)產(chǎn)品都需要經(jīng)過包裝成為商品,才能進入流通領域。包裝加工是產(chǎn)品在生產(chǎn)中的最后環(huán)節(jié),是提高產(chǎn)品的商品價值不可忽視的重要環(huán)節(jié),而包裝機械是使產(chǎn)品包裝實現(xiàn)機械化、自動化的根本保證,使用包裝機械,產(chǎn)品可提高生產(chǎn)率,減輕勞動強度,適應大規(guī)模生產(chǎn)的需要,并滿足清潔衛(wèi)生的要求。所以,包裝設備在包裝過程是不可缺少的工藝手段。
我國許多中小食品企業(yè),生產(chǎn)的品種繁多,包裝規(guī)格不同,如用人手包裝又不能達到食品衛(wèi)生標準,購置大量設備進行包裝食品又不現(xiàn)實,這是專用包裝設備的缺陷。
本設計著重探討接縫式裹包機的關鍵部件和模塊化結構,對原有包裝機進行改進,研究具有包裝范圍廣、通用性好以及結構簡單可靠、操作方便、自動化程度高的新穎包裝機,對我國的包裝行業(yè)發(fā)展有著積極的意義。
(1)總體設計
設計分析主要操作部件(供送、袋成型、牽引、封切等)之間的相互配合關系,做到內裝物的供送與袋長相適應;端封切斷工作時與材料供送速度相當;嚴格保證端封切斷一件包裝物與供送內裝物推進一個間距;同時保證端封切斷在兩袋子之間并熱封及切斷。
(2)傳動系統(tǒng)的設計
根據(jù)總體設計的思路分析傳動的關系,比較各傳動系統(tǒng)并提出可行的傳動方案。
(3)端封切斷器結構設計
重點對端封切斷器的非勻速圓周運動結構進行分析,并提供必要的設計參數(shù)。
(4)中封牽引器結構設計重點分析補償機構的結構,提供幾種可用的補償機構及選用條件。
(1)對各機構的運動建立模型,分析其運動曲線,確定對應的參數(shù)。
(2)配合總體設計,對各機構之間的配合進行必要的協(xié)調。
(3)類比相同的機構,選擇適用或具創(chuàng)新的機構。
(4)針對具體包裝,提出具體的結構,特別端封切斷的結構。
(5)借助計算機應用軟件(如Inventor或Pro/E)對個別結構進行設計,如有限元分析、結構強度分析計算、運動仿真等方法。
(1)確定方便面包裝機的功能與應用范圍。
(2)方便面包裝機的生產(chǎn)率與可調整的范圍等參數(shù)之間的關系。
(3)確定方便面包裝機的自動化及自動控制的程度;控制方案的確定、主要元器件選擇最新的微處理器及新的、可靠的控制集成器。
(4)收集同類機構資料,為方便面包裝機的提供可靠的操作機構。
本文通過對方便面包裝機國內外發(fā)展現(xiàn)狀、設計存在問題、以及其適用范圍等研究,對方便面包裝機提出了新的設計方法與設計路線,對今后方便面包裝機的設計提供了參考。
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