我國的包裝機(jī)械" title="包裝機(jī)械" target="_blank">包裝機(jī)械經(jīng)過近20年的發(fā)展,,已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步,但與國外相比,,還存在著比較大的差距,,差距空間在什么地方呢?我們認(rèn)為主要在于控制方面,。以下的文章,,希望能對有關(guān)業(yè)內(nèi)人士有所啟發(fā)。
一,、步進(jìn)電機(jī)工作原理
步進(jìn)電機(jī)是將給定的電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件,。
給定一個電脈沖信號,步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度,,這個角度就稱作該步進(jìn)電機(jī)的步距角,。目前常用步進(jìn)電機(jī)的步距角大多為1.8度(俗稱一步)或0.9度(俗稱半步)。以步距角為0.9度的進(jìn)步電機(jī)來說,,當(dāng)我們給步進(jìn)電機(jī)一個電脈沖信號,,步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過0.9度,;給兩個脈沖信號,步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過1.8度,。以此類推,,連續(xù)給定脈沖信號,步進(jìn)電機(jī)就可以連續(xù)運轉(zhuǎn),。由于電脈沖信號與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角存在的這種線性關(guān)系,,使得步進(jìn)電機(jī)在速度控制、位置控制等方面得到了廣泛的應(yīng)用,。
步進(jìn)電機(jī)的使用至少需要三個方面的配合,,(1)電脈沖信號發(fā)生器,它按照給定的設(shè)置重復(fù)為步進(jìn)電機(jī)輸送電脈沖信號,,目前這種信號大多數(shù)由可編程控制器或單片機(jī)來完成,;(2)驅(qū)動器(信號放大器),它除了對電脈沖信號進(jìn)行放大,、驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動以外,,還可以通過它改善步進(jìn)電機(jī)的使用性能,事實上它在步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)中起著重要的作用,,一般一種步進(jìn)電機(jī)可以根據(jù)不同的工況具有多種驅(qū)動器;(3)步進(jìn)電機(jī),,它有多種控制原理和型號,,現(xiàn)在常用的有反應(yīng)式、感應(yīng)子式,、混合式等,。
進(jìn)電機(jī)的速度控制是通過輸入的脈沖頻率快慢實現(xiàn)的。當(dāng)發(fā)生脈沖的頻率減小時,,步進(jìn)電機(jī)的速度就下降,;當(dāng)頻率增長時,速度就加快,。還可以通過頻率的改變而提高步進(jìn)電機(jī)的速度或位置精度,。
步進(jìn)電機(jī)的位置控制是靠給定的脈沖數(shù)量控制的。給定一個脈沖,,轉(zhuǎn)過一個步距角,,當(dāng)停止的位置確定以后,也就決定了步進(jìn)電機(jī)需要給定的脈沖數(shù),。在包裝機(jī)控制中,,給定脈沖數(shù)的多少,還與機(jī)構(gòu)的參數(shù)有關(guān),,例如螺桿的直徑等,。
在包裝機(jī)械中,,很多情況下需要控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運行速度和運行位置,以前都是通過機(jī)械或其他方式來完成的,,機(jī)構(gòu)復(fù)雜,、調(diào)節(jié)不易。改用步進(jìn)電機(jī)后,,不僅能使包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)變得簡單,、調(diào)節(jié)方便、可靠性增長,,而且粗度會得到很大提高,。
二、步進(jìn)電機(jī)在物料計量方面的應(yīng)用
(一)粉狀物料的計量
螺桿計量是常用的容積式計量方式,,它是通過螺桿旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)多少來達(dá)到計量的多少,,為了達(dá)到計量大小可調(diào)和提高計量精度的目的,要求螺桿的轉(zhuǎn)速可調(diào)和位置定位準(zhǔn)確,,使用步進(jìn)電機(jī)可以同時滿足這兩個方面的要求,。
例如粉劑包裝機(jī)的計量采用了步進(jìn)電機(jī)控制螺桿的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)數(shù),不僅簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu),,而且使得控制非常方便,。在不過載的情況下,步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù),,而不受負(fù)載變化的影響,這與電磁離合器控制的螺桿計量相比,,具有明顯的精度優(yōu)勢,,更加適合于比重變化比較大的物料計量。
步進(jìn)電機(jī)與螺桿采用直接連接的方式,,結(jié)構(gòu)簡單,,維修方便。值得指出的是,,如步進(jìn)電機(jī)的過載能力較代,,當(dāng)輕微過載時,就會出現(xiàn)相當(dāng)大的噪聲,。因此,,在計量工況確定以后,就要選用較大的過載系數(shù),,以保證步進(jìn)電機(jī)平衡工作,。
(二)粘稠體物料的計量
步進(jìn)電機(jī)控制齒輪泵也可以實現(xiàn)精確計量。齒輪泵在輸送粘稠體方面得到了廣泛的應(yīng)用,,例如糖漿,、豆沙,、白酒、油料,、番茄醬等的輸送,。目前在對這些物料的計量方面大多使用活塞泵,存在著調(diào)整困難,、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、不便維修、功耗大,、計量不準(zhǔn)等缺點,。
齒輪泵計量是靠一對齒輪嚙合轉(zhuǎn)動計量的,物料通過齒與齒的空間被強(qiáng)制從進(jìn)料口送到出料口,。動力來自步進(jìn)電機(jī),,步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的位置及速度由可編程控制器控制,計量精度高于活塞泵的計量精度,。
步進(jìn)電機(jī)適于在低速下運行,,當(dāng)速度加快時,步進(jìn)電機(jī)的噪聲會明顯加大,,其他經(jīng)濟(jì)指標(biāo)會顯著下降,。對于轉(zhuǎn)速比較高的齒輪泵來說,選用升速結(jié)構(gòu)比較好,。我們在粘稠體包裝機(jī)上開始采用的是步進(jìn)電機(jī)直聯(lián)齒輪泵的結(jié)構(gòu),,結(jié)果聲難以噪聲難以避免,可靠性下降,。后來采用直齒輪升速的辦法,降低了步進(jìn)電機(jī)的速度,,噪聲得到了控制,,可靠性也有所提高,計量精度得到了保證,。
三,、步進(jìn)電機(jī)在供送包裝膜中的應(yīng)用
在制袋、充填,、封口為一體的包裝機(jī)中,,要求包裝用塑料薄膜定位定長供給,無論間歇供給還是連續(xù)供給,,都可以用步進(jìn)電機(jī)來可靠完成,。
(一)用于間歇式包裝機(jī)
間歇式包裝機(jī)使用步進(jìn)電機(jī)供膜,可靠性可以得到提高,。以前的包裝膜供送多采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)間歇拉帶方式,,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,,調(diào)整困難,特別是當(dāng)需要更換產(chǎn)品時,,不僅調(diào)節(jié)困難,,而且包裝膜浪費很多。采用步進(jìn)電機(jī)與拉帶滾輪直接連接拉帶,,不僅結(jié)構(gòu)得到了簡化,,而且調(diào)節(jié)極為方便,只要通過控制面板上的按鈕就可以實現(xiàn),,這樣既節(jié)省了調(diào)節(jié)時間,,又節(jié)約了包裝材料。
在間歇式包裝機(jī)中,,包裝材料的供送控制可以采用兩種模式:袋長控制模式和色標(biāo)控制模式,。袋長控制模式適用于不帶色標(biāo)的包裝膜,通過預(yù)先設(shè)定步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法實現(xiàn),,轉(zhuǎn)空比的設(shè)定通過撥碼開關(guān)就可以實現(xiàn),。色標(biāo)模式配備有光電開關(guān),光電開關(guān)檢測色標(biāo)的位置,,當(dāng)檢測到色標(biāo)時,,發(fā)出控制開關(guān)信號,步進(jìn)電機(jī)按到信號后,,停止轉(zhuǎn)動,,延時一定時間后,再轉(zhuǎn)動供膜,,周而復(fù)始,,保證按照色標(biāo)的位置定長供膜。
(二)用于連續(xù)式包裝機(jī)
在連續(xù)工包裝機(jī)中,,步進(jìn)電機(jī)是連續(xù)轉(zhuǎn)動的,,包裝膜被均勻的連續(xù)輸送,當(dāng)改變袋長時,,只需通過撥碼開關(guān)就可以實現(xiàn),。
四、步進(jìn)電機(jī)在橫封中的應(yīng)用
在連續(xù)式包裝機(jī)中,,橫封是一個很重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu),,也是包裝機(jī)中比較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)之一。特別對于有色檔的包裝膜,,其封口和切斷位置要求極其嚴(yán)格,,為了提高切斷的準(zhǔn)確性,人們先后研制了偏心鏈輪機(jī)構(gòu)、曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等,,但這些機(jī)構(gòu)都存在著調(diào)整十分麻煩,、可靠性低的缺點。造成這些缺點的主要原因是工藝要求橫封輪定速橫封和定位切斷,。
步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動橫封輪可以實現(xiàn)速度同步,。連續(xù)式包裝機(jī)的供膜輪是連續(xù)供膜的,橫封時要求橫封的線速度與薄膜供送的速度同步,,以免出現(xiàn)撕裂薄膜和薄膜堆積的情況,,由于橫封輪的直徑是恒定的,當(dāng)改變袋長時,,就需要通過改變橫封輪的轉(zhuǎn)速來改變,,但是橫封需要一定的時間,就是說橫封輪與薄膜從接觸到離開需要恒定的時間,,否則封口吵嚴(yán),。橫封輪每轉(zhuǎn)一周的總時間與橫封所需要的時間都是恒定的,要滿足速度同步的要求,,可以將步進(jìn)電機(jī)一周內(nèi)的轉(zhuǎn)速分成兩部分,,一部分首先滿足速度同步的要求,而另外空載的部分滿足一周總時間的要求,。
為了實現(xiàn)良好的封口質(zhì)量,,還可以通過步進(jìn)電機(jī)對橫封輪實現(xiàn)非衡速的控制模式,就是在橫封的每一點上都實現(xiàn)速度同步,,限于篇幅,,這里不再陳述。
步進(jìn)電機(jī)的特點主要歸于三個方面,,(1)過載性好,。其轉(zhuǎn)速不受負(fù)載大小的影響,不像普通電機(jī),,當(dāng)負(fù)載加大時就會出現(xiàn)速度下降的情況,,所以步進(jìn)電機(jī)使用在對速度和位置都有嚴(yán)格要求的場合;(2)控制方便,。步進(jìn)電機(jī)是以“步”為單位旋轉(zhuǎn)的,數(shù)字特征比較明顯,,這樣就給計算機(jī)控制帶來了很大的方便,,反過來,計算機(jī)的出現(xiàn)也為步進(jìn)電機(jī)開辟了更為廣闊的使用市場,;(3)整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,。傳統(tǒng)的機(jī)械速度和位置控制結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,調(diào)整困難,使用步進(jìn)電機(jī)后,,使得整機(jī)的結(jié)構(gòu)變得簡單和緊湊,。
杭州浙機(jī)科技有限公司生產(chǎn)的制袋機(jī)控制器,對步進(jìn)電機(jī)采用微電腦控制,,目前在包裝機(jī)械的使用中質(zhì)量穩(wěn)定,、控制精確、性能卓越,,獲得了用戶的好評,。
步進(jìn)電機(jī)在包裝機(jī)械中的就用還剛剛開始,原來許多傳統(tǒng)的機(jī)械控制方式都可以用步進(jìn)電機(jī)來替代,,除了上面介紹的一些用途外,,它還在印刷、灌裝,、囊包等方面得到了應(yīng)用,,相信在較短的時間內(nèi),我國的包裝機(jī)械行業(yè)定能在步進(jìn)電機(jī)技術(shù)的平臺上躍上一個新的水平,。