全自動包裝機在小蘇打生產的應用

肖燕軍,劉 勇

(江西晶昊鹽化有限公司，江西樟樹 331200)

江西晶昊鹽化有限公司小蘇打裝置于2020年10月建成投產，實現一次性開車成功。2020年11月通過72 h達產達標考核，產品達到設計標準和產能，目前日產量已突破200 t。小蘇打裝置原設計采用的是半自動包裝機，考慮到節省人工成本，減輕工人勞動強度，我們最終采用了經過廠家多次改進，目前較為先進的ZDB-II型自動定量包裝機。

1 ZDB-II型全自動包裝機生產線簡介

全自動包裝生產線主要包括自動供袋機、自動套袋機、全自動定量包裝機、抱袋縫包機、皮帶輸送機、自動噴碼機、復檢機、機械手碼垛機等，其工藝流程如下：自動供袋—自動上袋—自動定量包裝—自動折邊縫包—倒袋輸送 —皮帶輸送—爬坡輸送 —重量復檢—剔除—垛盤輸送—機械手碼垛—滿垛輸送—帶托盤入庫。

2 ZDB-II型全自動包裝機主要特點

ZDB-II型自動定量包裝機是新一代“高精度，高速度，經久耐用，故障率極低”的新型全自動定量包裝機。其顯著特點如下：

1)簡單實用，故障率低：完成同樣的事情采用的機械結構及動作相對簡單，特別是在高腐蝕場合，故障率大幅降低，維修量是同類仿進口產品的五分之一。

2)套袋成功率高：自動套袋采用長短干結構及硬質合金吸頭，機械結構重量大大減輕，套袋成功率及效率得到提高，對袋子無特殊要求，不覆膜也能自動套袋，硬質合金吸頭大幅提高了吸頭使用壽命。

3)包裝過程粉塵較小，采用撥袋除塵裝置，巧妙的將袋口撥袋整形與除塵結合在一起，除塵效果非常好。

4)包裝速度快：由于采用電動執行器給料關斷機構，不但功率小、節能(是螺旋秤功率的三分之一)，而且關斷迅速準確，從套袋、定量稱量到抱袋縫包，各部分設備進一步優化設計，得到了較高的包裝速度，單秤可達到8～10包/min。

5)計量精度準確：包裝機為一機一秤結構方式，它采用了先進的稱量控制系統和科學的物流過程控制，利用高速采樣，預設時間定位、料袋接口的流通面積和體積尺寸優化等功能措施，使其稱重速度既快速又準確。

6)設備運行平穩：采用伺服抱袋折邊縫包機構，達到了在包裝過程中物料袋始終站立不倒的效果，具有準確移位、結構簡單、無需減震機構等特點，解決了以前在自動包裝過程中，粉狀物料內含有大量氣體時容易倒袋問題。伺服抱袋動作迅速柔和，運行平穩。

3 ZDB-II型全自動包裝機主要參數

生產能力：單套定量包裝機400～600包/h

單包重量：25 kg/bags、50 kg/bags分段定制

稱重精度：±0.1 kg/bag(2σ)

碼垛能力：1200～1400 bags/h

托盤尺寸：2100×1500×240 mm

設備材質：與物料接觸部分316 L不銹鋼，其余部分采用304不銹鋼制作

除塵系統：風量3 966 m3/h

電機功率：3 kW

壓縮空氣：0.5～0.6 MPa，20 m3/h

4 包裝生產線主要設備介紹

4.1 自動供袋機

有預置工位和取袋工位，可在預置工位放置約50條包裝袋，待取袋工位的包裝袋用完時，預置工位的包裝袋自動轉移至取袋工位，這樣既保證了包裝機連續工作，又給操作人員留出了添加包裝袋的時間。

4.2 自動套袋機

采用的自動套袋機，相比其他套袋機，具有以下優點：

1)由于采用長、短吸桿加吸頭代替原來多工位或包裝機械手，使上袋機構重量大大減輕，只有包裝機械手重量的十分之一，套袋效率大大提高，節省了能源和制造成本。

2)部件不需維修。由于長、短桿和吸頭造價低廉，使用3～5年后根據情況作出處理，能夠實現局部零部件更換的效果，使用中不需維護保養，根據裝的物料性質的不同，可以很方便的更換成耐腐蝕材料，如原普通鋼管換成特殊材料制成的不銹鋼管、鈦管或工程塑料管等管材，使這種上袋——轉動套袋很容易在環境比較差的物料上實現全自動包裝，解決了以前包裝機械手和吸頭材料不耐腐、使用壽命短、常常更換零部件、不便維修的缺點。

3)由于長、短吸桿重量輕，長、短吸桿加長后，更方便由下向上轉動90°來實現轉動套袋，進一步提高了效率。同時對于腐蝕性強的物料，長短吸桿的加長，使整體的套袋機構遠離了包裝現場，也就是遠離了腐蝕源，所以這種自動套袋裝置也可以長周期穩定的運行在環境較差的物料上。

4)套袋動作簡潔運行效率高，每小時套袋速度可達1 500次，而且料袋與吸頭不易滑脫，上袋的成功率提高到99.9%。

8)吸頭是硬質材料制作的，比橡膠吸頭要耐磨損，大大提高了使用壽命；打破了以前認為吸頭(或稱作吸盤)要用橡膠等軟質材料制作的慣例。

上袋能力：1 200袋/h

4.3 自動定量包裝機

采用斗式雙秤定量稱量，稱量斗懸掛在四個稱重傳感器組成的支架上，料倉的物料通過軟連接進入給料裝置，通過給料裝置攪拌使物料均勻通過，減少給料過程的沖擊，給料裝置下端有一個由執行器控制的插板閥，當插板閥打開時物料送達定量稱量斗，由電子秤定量稱量，為了使稱量快而準確，按插板閥開度的大小變化將給料分為：快給料、中給料、慢給料，稱重電腦設定了包裝定量值、中給料控制值、慢給料控制值、超差報警值，當快給料達到中給料、慢給料值時，稱重電腦發出相應控制信號，下料執行器關閉一部分給插板閥，達到中給料、慢給料目的，當稱量達到定量值時，稱重電腦發出信號，下料執行器關閉插板閥，并給出稱量完成信號。

落料斗下部設置有帶料門的二級料斗，稱量斗內的物料先放到二級料斗中，由二級料斗放入包裝袋中，目的主要是降低落料高度差，減少對包裝袋的沖擊及包裝過程中的粉塵。

整個工作過程有控制系統程序控制，當稱量完成，物料由稱量斗放入二級料倉，當稱重電腦值為零時，說明物料已下完，稱量斗料門關閉并開始下一次稱量，此時當設備檢測到自動上袋完成信號，二級料斗料門打開，物料瞬間進入包裝袋，按參數設定延時N秒，二級料斗料門關閉，夾袋電磁夾自動打開，定量包裝完成。當二級料倉料門關閉后并接到稱量完成信號，稱量斗再次向二級料倉放料，以此循環連續包裝。(二級料倉有無物料完全由程序記憶完成。)

定量稱量范圍：25 kg、50 kg，分段定制

包裝速度：400～600包/h

4.4 伺服抱袋縫包機

抱袋縫包機主要由包裝袋拍打機構、折邊機、縫包機、抱袋輸送機等幾部分組成，實現裝好物料的包裝袋折邊、縫包、輸送的功能。伺服抱袋折邊縫包機構，達到了在包裝過程中物料袋始終站立不倒的效果，具有準確移位、結構簡單，無需減震機構，無故障運行時間長和安裝使用方便的特點，解決了在自動包裝過程中，粉狀物料內含有大量氣體時容易倒袋的問題。同時由于料袋不倒包，抱袋行程短，伺服抱袋動作迅速柔和，因此運行平穩可靠。

折邊機構將料袋口折邊送入縫口機，縫紉時通過光電傳感器檢測，可在任意位置啟動或停止，含自動斷線檢測功能。

最大縫紉速度：0.4725 m/s

最大縫紉進給量：10.5 mm

縫合率：>99.5%

電機功率：0.25+0.75 kW

縫口高度：800～1 400 mm

輸送速度：0.19 m/s

4.5 折邊機

ZDB-II型全自動包裝機配套的折邊機是專為伺服抱袋縫包機設計的，與傳統使用的折邊機工作過程不同，具有以下優點：

1)折邊機構主要由折邊翻板、折邊襯板、折邊護板、翻板氣缸、張開氣缸組成，取消了傳統折邊機的夾帶輸送機構，包裝袋前行依靠伺服抱袋縫包機抱袋夾桿帶動，張開氣缸帶動折邊護板的一邊橫向移動50 mm，折邊襯板和折邊護板間隙張大和合攏縮回到固定間隙動作，當折邊襯板和折邊護板間隙張大時，物料袋上口在折邊機內無阻力快進入3/4處變為縫包速度行進，同時折邊襯板和折邊護板間隙合攏縮回到固定間隙，翻板氣缸動作帶動折邊翻板將包裝袋折邊。折邊機具有結構簡潔，易損件少，故障低的特點。

2)由于取消了傳統折邊機的夾帶輸送機構，使得夾帶桿上需留用于折邊的料袋較短，在不改變物料重量前提下，有效減少了折邊所需料袋長度，減少了生產成本，適用于各種材質的編織袋、紙袋及復合袋的自動包裝折邊。

3)折邊機構采用張開氣缸將折邊襯板和折邊護板間隙張大，故袋子在前行過程中阻力較小不易堵袋，可以較高的速度前行，這種方式折邊不僅適合普通物料袋，更加適用于較軟的物料袋。

4)本折邊機與傳統折邊機比較，折邊更平整，不易堵袋褶皺，邊沿整齊。

4.6 機器人碼垛單元

采用機器人自動碼垛系統，兩條生產線共用一臺機械手碼垛。機械手采用日本川崎品牌，PLC自動控制。

碼垛能力：1 000～1 200袋/h

5 ZDB-II型全自動定量包裝機試運行主要問題及改進

5.1 改進防疊包裝置

由于小蘇打小袋全自動包裝線為2臺包裝機對應1條碼垛線，包裝袋分別通過直線輸送帶和彎道輸送帶匯合到碼垛輸送線上，在調試階段偶爾出現疊包現象，影響了包裝袋的正常輸送。

改進防疊包裝置，將紅外探測點距離進行了調整，并增設了2個預警光電開關，使有包無包感應更加可靠；同時還調整了防疊包程序參數，通過改進很好解決了包裝袋匯合處疊包問題。

5.2 噴碼機噴頭跟隨機構

包裝機在傳送帶處安裝有包裝袋噴碼機，因噴碼機噴頭緊鄰傳送帶且包裝袋處于剛經過導向輪調整段，所以調試階段包裝袋經常出現掛(刮)噴碼機噴頭，無法正常噴印生產日期現象。

制作噴碼機安裝在傳送帶擋板外側隨包裝袋運行噴字方式的噴頭跟隨機構，并重新調整了包裝袋導向機構的定位，有效地防止了包裝袋掛(刮)噴頭問題。

5.3 折邊夾桿加裝硬質硅膠

包裝機抱袋折邊夾桿原為金屬面對夾式夾桿，在工作過程中因運行速度快、對夾力大、包裝袋較薄、金屬硬面碰撞等原因，時有將包裝袋夾損情況出現。

將夾桿對夾面加裝了硬質硅膠進行緩沖，從而解決作過程中夾桿將包裝袋夾損問題。

5.4 改進倒包器以滿足多種規格包裝袋

原包裝機倒包器用于25 kg包裝袋的推送時使用良好，但用于50 kg包裝袋的推送時如不進行調整則會因包裝袋中心位置上移，導致包裝袋無法正常推送出現卡包現象，每次進行包裝重量調整時都要進行倒包器的重新改動調試，較為繁瑣。

將倒包器改制成雙層推面結構，同時將推包探測頭位置進行相應調整后，目前各種規格的包裝袋在不調整倒包器的狀態下都能滿足倒包需要。

5.5 升級稱量控制器方便清零操作

由于小蘇打產品為粉狀物料，所以包裝過程中因物料流動性差、物料密度不均等原因，包裝稱量經常出現重量微偏差，偏差積累到一定量后需進行清零糾偏操作。手動清零操作較為繁瑣費。

將原使用的Ⅱ型稱量控制器升級到Ⅴ型稱量控制器，現在只需在現場將包裝稱控制鈕關閉后再打開，就可以自動實現清零操作，方便實用。

5.6 包裝稱重過程中物料滿袋或下料口漏料

由于氣缸推力不足致使料倉倉門關閉動作緩慢造成漏料或包裝量超重，更換了節流閥并重新調整了氣缸進氣量后，徹底解決了這一問題。

5.7 揀重秤輸送皮帶電機因卡包積壓致使電機線圈燒壞

揀重秤連續快速推下的重量不合格產品量過多堵住了推包口，造成物料堆積皮帶無法運行燒壞電機線圈的，及時進行包裝稱重清零和清理不合格物料保證推包口空間，有效地減少了了同樣情況的發生。產品運輸彎道急轉走道，在連續跟包時易發生頂撞偏斜并擠偏導向板現象，另外皮帶輸送電機功率偏小和過載保護設置過大也是導致電機線圈燒壞的關鍵因素。經過對轉彎處導向板的調整、皮帶電機的加大功率和電機過載保護的重新設置，解決了這一問題。

5.8 調整供袋機構推送桿與抱袋侍服機構動作時間

供袋機構推送桿與抱袋侍服機構時有碰撞，導致供袋機構推送桿彎曲變形無法正常使用。

供袋機構推送桿與抱袋侍服機構同步間隔時間較小，當壓縮空壓力波動或氣體過濾器濾芯堵塞時，供袋機構推送桿速度變慢就會與抱袋機構相碰撞。通過調整兩個執行機構的動作間隔，同時及時清理過濾器濾芯保證壓縮空氣壓力，消除了這一問題。

6 目前存在的問題

1)由于小蘇打生產過程中產品的堆積密度會發生一些變化，如果堆積密度小到一定程度包裝時會出現滿袋現象，為了保證折邊正常進行，包裝袋拍打機構需不停拍打排除物料中的空氣，嚴重影響包裝速度。

2)供袋機構負壓吸管因直接吸取現場包裝袋，所以會抽入部分現場粉塵，濾清器需經常進行清理，影響包裝正常進行，需進一步改進。

3)包裝系統的稱重傳感器作為精密儀表暴露在空氣中，易粘附粉塵導致稱重偏差，需經常進行吹掃清理，下一步考慮加裝除塵裝置減少粉塵。

4)包裝系統配備的噴碼機(VIDEOJET-1201)由于連續生產,稀釋劑的使用量較大，經常出現因稀釋劑使用完檢查發現不及時，致使包裝袋噴碼不清晰或無噴碼故障，下一步考慮加裝報警裝置，提前發現并消除噴碼機故障。

另外，生產操作過程中，需加強操作人員操作技能、維護保養的培訓以及提高檢修人員故障排除能力，切實做好全自動包裝機的定期維護、日常保養、預見性檢修等工作，以實現包裝機長周期穩定使用。