機電一體化技術在包裝行業中的應用研究

譚秉禮

摘 要：在各個領域都能看到機電一體化技術的身影，應用較為廣泛。科學技術的不斷發展，使得機電一體化技術慢慢向多個領域延伸，自動化技術逐漸得到提升。文章主要研究了機電一體化技術在包裝行業中的應用，旨在為生產技術人員提供信息及參考。

關鍵詞：機電一體化;新機電技術;包裝工藝;包裝行業;包裝機械

前言

機電一體化技術涉及多個學科，是機械、電子、信息與控制技術的有效融合，在加工制造業、機器人、農業等多個區域都有較為廣泛的應用。在運用過程中，機械裝置屬于系統的執行者，電子信息相當于系統的大腦部位，根據實際要求進行分析歸納，從而得出相應的決策，進而對控制方法與算法驅動進行動作。

1.機電一體化技術的發展方向

工程力學、機械動力學、電子技術等得到了高速發展，機電一體化技術變為當前科學發展最為活躍的區域。機電技術在一定程度上豐富了傳統設計技術發展，更改了以往的方式，并改變了設計方面，從面向制造轉變為面向用戶，在一定程度上加大了工程師的工作平臺與技術[1]。以往的機電產品加之微機控制，便可成為全新的產品，新產品擁有功能強、精度高、體積小等各種優點，機電一體化應用遍布各行各業，因此得到了社會各方面的認可。

2.機電技術在包裝工藝方面的應用

產品包裝工藝的發展主要是依靠相關的機電技術得以實現。包裝成型工藝分為多種類型，有塑料包裝、金屬包裝、紙質包裝、玻璃包裝等相關類型。當前為了響應社會節能環保的要求，每種包裝形式均向材料輕量化、節能環保材料等方向發展。飲料用PET塑料瓶通過更改瓶口螺紋的結構實現注塑瓶胚重量的減輕、化工用PET吹塑桶通過調整控制原料出口的模芯與模環間隙的伺服控制器對擠出吹塑桶桶身的不同位置進行壁厚控制而實現桶身減重、金屬包裝用覆膜鐵材料本身就是一種環保節能材料，而且還通過鋼廠軋機軋制出更薄的鋼帶和減薄的塑料薄膜進行復合進而實現對金屬罐的罐身進行減薄減輕控制。經過多年來的研究與調查可以發現，以上技術的全方位發展都是依靠當前機電技術的發展支持。

3.機電設備在包裝行業中的作用

在今后的包裝機械設備當中，都擁有“三高”方面的特點，簡單來講便是速度、效率、質量都非常高。智能化的包裝機電設備發展的重點便是向能耗低、重量輕、效率高等方面發展。在我國，包裝水平慢慢轉移到先進、智能、數字化方向，正邁向世界包裝高技術水平國家[3]。

隨著機電一體化水平的逐漸提高，包裝設備在可靠、先進以及智能化等方面得以有效表現，融合科學設計以及計算機等方面的先進技術?；使谏w包裝生產線是市場上比較成熟的啤酒玻璃瓶瓶蓋生產線，生產線的產品質量穩定生產效率高。在皇冠蓋生產線的基礎上，通過技術改造，增加滾花凹凸模具零件及相應的滾花工序過程，便可生產當今市場上廣受歡迎的螺口鋁制瓶蓋，提高了舊設備的利用率，為企業的轉型升級提供了借鑒。鋼鐵廠的鍍錫鐵/鍍鉻鐵生產線通過技術升級改造，增加加熱、覆膜、放膜、冷卻等工序，便可成為現今接軌國際市場的覆膜鐵生產線?；び么邓芡皬娜斯で辛?、人工鎖模的落后生產形式通過采用擠出電機變頻調速技術、原料管坯壁厚伺服控制、合模移模油缸液壓控制、整機觸摸屏+PLC集中控制大大提高了生產的自動化、提高了產品的質量，贏得了客戶，增加了企業的利潤增長點。

4.機電一體化技術在包裝機械中的運用

機電一體化技術減少了機械傳動部件的使用，因此降低了機械零件出現不同程度的磨損、各種零件配合間隙變化、受力變形等故障對整機設備的影響，最終使設備的各種誤差問題降低，與此同時，運用電子技術能在一定程度上達到自動檢測與控制，提升精確度，確保產品質量。

鋼帶橫剪剪切機在進行定位與剪切時，客戶的要求涵蓋兩大部分，其中一部分為無色標模式，鋼帶在伺服電機夾送輥和旋轉編碼器的共同作用下按照預設的剪切長度定位完成后才能實施剪切，在速度方面剪切的動作要控制在0.5秒左右，伺服定位的時間約在1.2秒間。第二部分可以被稱為色標剪切模式，用于剪切已經套印的鋼帶，這種模式需在已套印的鋼帶上同時印上色標，并采用色標傳感器檢測運行中的鋼帶表面的色標而實施剪切，剪切距離需設定在色標位置相應的地方。設備剪切定位的精度由機械部分和電氣部分的精度決定。機械部分包括伺服電機和夾送輥的聯軸器總成、減速機總成、傳動齒輪總成、夾送輥輥筒周長及其表面的摩擦力等因素，電氣部分則包括伺服電機電機軸承精度、伺服電機編碼器精度、色標傳感器靈敏度等主要因素;因此要求技術人員需要綜合考慮機電兩方面因素對產品質量的影響。鋼帶覆膜生產線的加熱系統采用電磁加熱輥為主要的加熱元件，該加熱系統能對鋼帶從寬度上細分為多個加熱區域進行加熱控制，并能在恒溫狀態下自行實現PID閉環通斷加熱控制，提高了控制的精度，節約了能源消耗。

5.使用機電一體化技術，促進包裝機械自動化

機電一體化有兩個重要的路徑，一方面是運用機電一體化技術對較為傳統的產業實施技術改造。另外一方面需提升單機自動化水平，讓其在局部生產時達到自動化。

5.1改變當前包裝機械產品

使用機電一體化技術能改變當前包裝機械產品，從而使得它在各個方面都有較高的水平發展。例如：在運用傳感器檢測系統時，可實施在線監測，運用單片機與編程控制器實施數據處理與自動控制，并采用伺服傳動代替普通的傳動部件，便可使得包裝機自身具有采集、檢測、反饋等各項功能，運行時，可依靠程序自動進行包裝作業，使得各部分運用協調、精準，進而確保產品質量，來達到降低勞動力。鋼帶覆膜生產線需要將PET薄膜在高溫高壓貼合下在鋼帶的兩側表面，因此必須保證鋼帶始終在生產線的中心線進行輸送不跑偏，這除了依靠鋼帶生產線自身的張力閉環進行控制外，還需要伺服糾偏系統對鋼帶的跑偏進行在線糾偏。另外，進行復合的PET薄膜也需要保證正確貼合在鋼帶的兩面才能生產出最終合格的產品，因此放膜系統也需要保證薄膜能實現對鋼帶的跟隨糾偏，尤其是在生產三片罐用的覆膜材料過程中，不僅需要保證薄膜和鋼帶的兩側邊同步對齊，還需要實現鋼帶中間留空不覆膜部分的窄條兩面對齊，這均需要伺服糾偏系統的實現來保證。

5.2應用機電一體化可對包裝機械實施功能復合

包裝材料的制作與包裝作業，可以將其分成兩個生產環節實施單獨作業，由于生產的環境較多，從而傳輸的工作量也在逐漸加大，運用機電一體化技術來達到功能復合，這樣可使得產品在同一包裝機上完成，能很好的降低生產成本。飲料用PET包裝瓶的包裝生產現在已經和飲料廠的灌裝生產融為一體，現在新的灌裝設備已經融合了吹瓶、灌裝、封蓋、貼標為一體的綜合設備，取代了以前包裝材料廠和飲料灌裝廠的分開生產模式，大大節省了運輸成本，提高了企業的經濟效益。

結束語

綜上所述，機電一體化技術和其余新技術的高速發展，這針對包裝行業來講，擁有較為重要的作用。此技術屬于較為先進的新興技術，在發展過程中不是獨立存在的?？茖W技術的不斷發展，各項技術的相互結合逐漸顯現出來，之后通過相互的組合與配置，能使得產品具有更多的功能，機電一體化的發展和應用也會變得更加寬廣。

參考文獻：

[1]顧宇峰.機電一體化技術專業群的構建——以蘇州工業園區工業技術學校為例[J].科學大眾（科學教育），2019（01）：136.

[2]孫鵬輝，孫碩.機電一體化設備的故障診斷技術探討[J].內燃機與配件，2019（01）：126-127.

[3]郭漢橋，褚麗麗.高職院校機電一體化技術專業畢業生就業情況調查分析——以清遠職業技術學院為例[J].清遠職業技術學院學報，2019（01）：60-64.