全自动粉料立式包装机设计-文献综述

附录2

文献综述

摘要本文分析了粉粒立式包装机的国内外现状及发展趋势，列举了近些年来国内外研究人员对一些主要机构的改进和研究成果，并介绍了在包装机械中运用的先进技术，最后对粉粒包装机存在的主要问题进行了简单介绍和总结。

关键词粉料立式包装机现状分析粉状物料自动化精度自动定量充填

一、课题国内外现状

为满足现代化商品包装多样化的要求，目前国内外开始不断发展适应多品种，小批量的通用包装机械和设备，从而使得包装机械的形式日趋增多，粉料立式包装机是将具有热塑特性的塑料复合膜经加热软化制成包装容器，在一台设备上自动完成制袋成型，计数充填，封口剪切等全过程的自动包装设备。它常用于食品药品的大众包装中。

国外粉料立式包装机的现状分析

1.结构设计标准化，模组化。用一台包装机完成对不同物料的包装时，利用原有机型的模组化设计可在短时间内迅速进行规格转换或转换成其他包装形式的机型，并为不同的计量系统提供足够的空间。

2.包装速度高速化。目前国外的小袋包装机单列包装速度一般为30-80袋/分，近些年来很多公司推出的多列式包装机可使包装速度大大提高。

3.结构运动高精度化。由于采用各种新技术，如通过伺服电机，编码器及数字控制（NC），动力负载控制PLC等高精密执行机构控制各种动作，使整机的充填计量精度和制袋精度都有所提高。

4.控制智能化，弹性化。国外大多及其都通过智能型控制仪表和触摸屏上的菜单式应用软件对机器的各种参数进行跟踪调整，电子显示切袋长度，包装速度，充填物的净含量以及包装产量等一目了然，标准的色表跟踪光电系统能绝对保证包装产品的印刷图案正确。另外，机器可对工作过程进行在

线状态检测和故障诊断分析，一旦发生问题，自动停机，并显示故障原因及解决方法。

5.包装形式多样化，国外包装机目前既有三边封口袋，四边封口袋，枕型袋，还有风琴式，自立袋等，用户可根据市场的需要，具有更大的选择空间。

国内粉料立式包装机发展现状

我国包装机械发展较晚，目前正处于起步应用阶段，虽然从九十年代后，我国的制袋充填机有了较快发展，通过参考国内外产品进行消化吸收，自主开发研制，技术上有了很大的提高，但与国外相比，国内大多数产品技术含量低，产品差异程度低，成熟产品技术易模仿和抄袭，造成低水平重复，阻碍了对包装机的技术创新和发展。在产品技术方面，国内粉料包装机的主要特点如下：

1.速度低，品种少。

国外大多数制袋充填包装机根据包装物料的不同和产量的大小，一般在20-100袋/分之间，大多为单列式包装，封合形式一般是三边封，四边封和背封式。

2.精度低

采用螺杆充填的粉料计量充填系统，当充填量为100g～1000g时，国外机器的计量精度一般<1%，而国内一般在62%～63%之间。

3.可靠性低

国内一些企业为了能在产品初期快速赚钱，低价格倾销，采用无质量保证的电子元件、控件或低级的原材料，再加上无规范的加工和装配工艺，没有针对具体情况进行改造，导致产品不稳定或不适合用户使用要求。

4.自动化和智能化水平低

近年来，我国的包装机械虽采取了一些PLC和具有智能控制功能的仪表，但总体来说，大多数还是低水平的机电控制，还没有带有数据储存、采集、修正功能的机器。[1]

二、研究主要成果

全自动粉料立式包装机的工艺过程包括：卷膜牵引、打印、袋成型、纵

封、充填、横封、剪切及成品计数等。同时自动定量部分完成物料输送、加料、计量及投料等工作。经过多年的研究，包装过程中的各个工序都进行了很好的改进。[2]

下料机构是包装机中不可缺少的重要部件，其用途非常广泛，尤其是对物料从料仓卸出时要求连续化输送更显得尤为重要。由于某些包装机下料机构结构设计不合理，物料卸出时不均匀而产生势能下料或结拱架坍塌下料，都会造成被包装物的称量精度偏差过大，达不到国家有关规定的要求，从而使故障发生率升高，给包装生产线正常运转造成很大影响，也给产品销售部门带来很多麻烦，甚至会造成与消费者经常发生争执的现象，给企业的信誉、声誉造成很坏影响，又给消费者带来不必要的经济损失。因此，需要我们对下料机构进行精心的设计研究与探讨。研究人员对粉料包装机排料泵进行了改进，把叶轮式排料方式和螺旋式排料方式结合在一起，叶轮主轴和螺旋主轴两轴垂直错位安装在同一泵壳内，两主轴输入泵处分别装有与主轴旋向相反的密封螺杆。当叶轮旋转时，叶片带入的粉料不充实，叶片有空穴存在，这个空穴被螺旋挤出的粉料充实，再被叶轮排出，螺旋进行了初压，叶轮增压，排料速度于螺旋的排料速度加叶轮的排料速度之和。另外精加料镘料机构、分组刮料机构双螺旋下料机构、电磁震荡器下料机构的研制都使被包装物的计量精度误差减小。[3]

在定量充填技术方面，由于容积式自动定量充填和称重式自动定量充填在速度和准确度上都不能满足大批量高准确度包装生产要求，发展了粉粒状物料混合式定量充填技术，这种技术综合了容积式自动定量速度高和称重式自动定量准确度高的优点，提出用微机控制自动定量充填新方法-混合式充填法，同时提高定量充填准确度和速度。[4]另外为解决自动定量包装机的可靠性和稳定性问题，设计了一种基于PLC的定量包装机自动控制系统，该控制系统由电子称量仪表、SIMATICS7-200PLC和TP170B触摸屏构成。[5]另外，由于小袋包装体积小、重量轻、易携带的特点，那么它的易开启性和密封性更易受到关注，所以在封口方式上设计出了三角形的开启方式，这种开启方式开启力小，开启时间短，可以更为方便了各类人群的使用。[6]在包装机械的制造行业中，为了使产品以更快的速度、更低的成本打入

市场，国内外众多厂商都已将计算机辅助设计技术应用于包装机械的开发过程中，但是要想保证产品的单个零部件和整个系统都是优化的设计，则必须采用机械系统的计算机仿真技术。该技术用设计过程中的反馈信息指导设计以顺利完成产品的开发过程。它可以使科研人员通过虚拟的样机试验得到准确可靠的设计方案，在此基础上再建造昂贵的物理样机，从而降低了物理样机试验的失败率，在降低开发成本的同时，加快了产品的开发过程。[7]

三、发展趋势

包装机械是包装工业的重要基础，没有现代化的包装机械就没有现代化的包装工业。包装机械的未来是各种高新技术、新机构、新控制方法。高度结合，其技术特征将趋于“三高”，即高速、高效、高质量、重点发展方向将趋于节能降耗、性能稳定可靠、控制水平先进、结构紧凑、噪音低、效率高操作简单、外观造型更加注重美学设计、控制和操作更加趋于人性化。包装机械未来的发展趋势如下：

1.自动化程度越来越高

提高自动化程度是包装机械发展最重要的趋势。品种和产量均居世界之首的美国十分重视包装机械与计算机紧密结合，实现机电一体化控制，将自动化操作程序、数据收集系统、自动检验系统更多应用于包装机械之中。日本的包装机械控制系统也十分先进和完善，有效地促进了无人操作和自动化程度的提高。在计量、制造和技术性能等方面居于世界领先地位的德国也高度重视提高包装机械的自动化程度。几年前，德国包装机械系统设计的自动化技术在整个系统操作及运行中还只占30%，现在已占到50%以上。

2、高生产率，高可靠性

世界4大包装机械强国(美、日、德、意)均十分重视市场及用户需求，把提高机器转数提高生产率作为设计追求的重要指标。

3、好的柔性和灵活性

随着市场竞争日益加剧，产品更新换代的周期已越来越短，因此要求包装机械具有好的柔性和灵活性，这样才能符合经济性要求。许多专家预测，多用途、高效率、简洁化、组合化、可移动、更小型、更加柔性和灵活性将是未来包装机械发展的重要趋势。为使包装机械具有好的柔性和灵活性，更