立式制袋充填包機封口機構的智能化設計

摘要：本文對立式制袋充填包裝機的封口機構進行改進，采用8031單片機的微機控制，介紹了系統位移的測量方法、硬件結構和程序設計。此設計具有定位精度高，包裝速度快等特點，具有重要的實用價值。

關鍵詞：立式制袋充填包裝機 袋成型器 單片機 自動控制
一、緒言
制袋充填包裝機廣泛應用于食品、醫藥、化工等行業。根據其制袋與充填物料的方向不同，一般分為立式與臥式兩種形式。其中立式制袋充填包裝機適應于松散體、膠體或液體的包裝。臥式適應于各種形狀的固態或顆粒物料，如點心、面包、香料等。
我國目前立式袋成型機結構復雜、調整機構多，且包裝精度低，一般在±2％－3％之間，有的還在±3％以上，而國外同類產品包裝精度為±1％，且穩定可靠。包裝速度低，機械式和一般伺服控制成型機耗電量大，封口不結實，尤其是印有彩色圖案的商標不能準確到位，那是因為包裝紙的實際運動速度與預計的有誤差，積累起來會使商標位置發生變動，迫切需要改進。
本文就立式制袋機的封口機構進行智能設計，同時，采用LEC光電編碼器進行位移測量，并借助于功能強大的單片計算機進行數據處理和控制，能保證橫封器的開合與包裝袋的封口正好一致。提高了包裝速度，封口結實，同時能使印有彩色圖案商標定位切割準確，圖形完整無缺。計算機控制、動畫顯示，可準確計量不同參數下包裝情形并實時顯示設備運行狀態。
二、封口機構的創新設計
其原理簡介如下：
由給料機實期送粉料（膠體或液體）到包裝機上方的料斗器內，引進速度由光電定位裝置控制，成卷的封口紙（或其它包裝材料）經導輥帶動引進至翻領成型器，被折彎后再由縱封器搭接成為圓筒狀，物料被自動計量后充填到制成的袋內，橫封器在進行熱封切割的同時將袋筒間歇地向下牽引，最后形成搭接縱縫三面封口扁平袋，完成一個袋的封口。
此封口機構能在同一臺設備上、同一豎直方向上自動完成包裝袋成型、計量、打印日期、充填、封口、切斷、輸出等工序，所用包裝材料主要是具有可熱封的塑料單膜的各種復合膜（如紙－塑復合，塑－塑復合，鋁－塑復合等）。
系統采用LEC－200BM－G05D小型光電編碼器進行位移測量，采用8031單片機進行運動控制，能保證縱、橫向封接可靠且順利進行，包裝紙的運動速度能有效地得到控制，尤其是能保證印有彩色圖案的商標，定位切割準確無誤。
三、定位色標位移量的測量
利用光電傳感器跟蹤卷上的等距色標而進行自動控制。這樣，就要求印刷卷帶的圖案必須滿足一定條件：使標記與底面色差明顯，或者讓標記部位具有足夠的透明度甚至用沖孔來代替，以便配備相適應的反射式或直射式光電傳感器；并根據包裝物品的大小、卷帶供送速度的快慢及檢測方法的不同，定位色標應有適當的形狀、面積和足夠準確的間距。
四、控制系統硬件設計
控制系統以8031單片為核心，由27256程序存儲器和 62256數據存儲、信號輸入、鍵盤、LED顯示器、硬件看門狗、互鎖保護以及電磁換向閥驅動等電路組成。
在封口運動過程中，由編碼器輸出的脈沖信號經傳輸線送到主機板上，8031每經過一定時間從THx和(x為0或1）寄存器中取出測量值，通過LED數碼管顯示出來；另一方面把測量的定位色標與其標準值進行比較，如果其絕對值超過2mm（此值可通過鍵盤設定），就進行自動調整，直到調整到其位移差在設定值范圍內。
五、軟件設計
系統采用MCS－51匯編語言編寫，采用模塊化結構設計，主要包括顯示、讀鍵、故障分析、報警、信號、取測量值、數據轉換、同步調整、執行等功能模塊。
六、結語
此立式制袋充填封口機構的創新改造設計，其翻領袋成型器的制作，由計算機設計、加工而成的翻領袋成型器，能精確保證成型器各點的尺寸和精度。采用人機界面展現最簡單控制特性，使制袋長度、制袋速度、報警袋數、工作方式等一系列數據的設定和顯示通過觸摸屏輸入、顯示，具有定位精度高、定位色標測量值與標準值相減，其絕對值能保證小于2mm，而且機器能自動調執行模塊，能提高其封口速度。通過對湖北荊州食品包裝廠的立式制袋成品包裝機進行的改進，封口速度由原來的150包／分，提高至3000包／分，其定位精度小于2mm，且制成的袋外觀平整、挺括、形狀美觀、封邊熱合強度高。
采用LEC小光電編碼器進行位移測量，采用8031單片機進行運動控制，可且順利進行，橫封器的開合與包裝袋的封口正好一致，尤其是能保證印有彩色圖案的商標，定位準確無誤，圖形完整無缺。