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淺談步進(jìn)電機(jī)在包裝機(jī)械中的應(yīng)用

來(lái)源:   2012年09月06日 09:02   18805
  Foodjx導(dǎo)讀:我國(guó)的包裝機(jī)械經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展,已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,但與國(guó)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。
  
  步進(jìn)電機(jī)在物料計(jì)量方面的應(yīng)用:
  
  1.粉狀物料的計(jì)量
  
  螺桿計(jì)量是常用的容積式計(jì)量方式,它是通過(guò)螺桿旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)多少來(lái)達(dá)到計(jì)量的多少,為了達(dá)到計(jì)量大小可調(diào)和提高計(jì)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(shí)滿足這兩個(gè)方面的要求。
  
  例如粉劑包裝機(jī)的計(jì)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(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu),而且使得控制非常方便。在不過(guò)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(hào)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(jì)量相比,具有明顯的精度優(yōu)勢(shì),更加適合于比重變化比較大的物料計(jì)量。
  
  步進(jìn)電機(jī)與螺桿采用直接連接的方式,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修方便。值得指出的是,如步進(jìn)電機(jī)的過(guò)載能力較代,當(dāng)輕微過(guò)載時(shí),就會(huì)出現(xiàn)相當(dāng)大的噪聲。因此,在計(jì)量工況確定以后,就要選用較大的過(guò)載系數(shù),以保證步進(jìn)電機(jī)平衡工作。
  
  2.粘稠體物料的計(jì)量
  
  步進(jìn)電機(jī)控制齒輪泵也可以實(shí)現(xiàn)計(jì)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(duì)這些物料的計(jì)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(jì)量不準(zhǔn)等缺點(diǎn)。
  
  齒輪泵計(jì)量是靠一對(duì)齒輪嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)量的,物料通過(guò)齒與齒的空間被強(qiáng)制從進(jìn)料口送到出料口。動(dòng)力來(lái)自步進(jìn)電機(jī),步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的位置及速度由可編程控制器控制,計(jì)量精度高于活塞泵的計(jì)量精度。
  
  步進(jìn)電機(jī)適于在低速下運(yùn)行,當(dāng)速度加快時(shí),步進(jìn)電機(jī)的噪聲會(huì)明顯加大,其它經(jīng)濟(jì)指標(biāo)會(huì)顯著下降。對(duì)于轉(zhuǎn)速比較高的齒輪泵來(lái)說(shuō),選用升速結(jié)構(gòu)比較好。我們?cè)谡吵眢w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(lái)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(jì)量精度得到了保證。
  
  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(zhǎng)供給,無(wú)論間歇供給還是連續(xù)供給,都可以用步進(jìn)電機(jī)來(lái)可靠完成。
  
  1.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(shí),不僅調(diào)節(jié)困難,而且包裝膜浪費(fèi)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(jiǎn)化,而且調(diào)節(jié)極為方便,只要通過(guò)控制面板上的按鈕就可以實(shí)現(xiàn),這樣既節(jié)省了調(diào)節(jié)時(shí)間,又節(jié)約了包裝材料。&nbs
  
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  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(zhǎng)控制模式和色標(biāo)控制模式。袋長(zhǎng)控制模式適用于不帶色標(biāo)的包裝膜,通過(guò)預(yù)先設(shè)定步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法實(shí)現(xiàn),轉(zhuǎn)空比的設(shè)定通過(guò)撥碼開關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)。色標(biāo)模式配備有光電開關(guān),光電開關(guān)檢測(cè)色標(biāo)的位置,當(dāng)檢測(cè)到色標(biāo)時(shí),發(fā)出控制開關(guān)信號(hào),步進(jìn)電機(jī)按到信號(hào)后,停止轉(zhuǎn)動(dòng),延時(shí)一定時(shí)間后,再轉(zhuǎn)動(dòng)供膜,周而復(fù)始,保證按照色標(biāo)的位置定長(zhǎng)供膜。
  
  2.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(dòng)的,包裝膜被均勻的連續(xù)輸送,當(dāng)改變袋長(zhǎng)時(shí),只需通過(guò)撥碼開關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)。
  
  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(gè)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(duì)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(diǎn)。造成這些缺點(diǎn)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(dòng)橫封輪可以實(shí)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(shí)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(zhǎng)時(shí),就需要通過(guò)改變橫封輪的轉(zhuǎn)速來(lái)改變,但是橫封需要一定的時(shí)間,就是說(shuō)橫封輪與薄膜從接觸到離開需要恒定的時(shí)間,否則封口吵嚴(yán)
  
  。橫封輪每轉(zhuǎn)一周的總時(shí)間與橫封所需要的時(shí)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(shí)間的要求。
  
  為了實(shí)現(xiàn)良好的封口質(zhì)量,還可以通過(guò)步進(jìn)電機(jī)對(duì)橫封輪實(shí)現(xiàn)非衡速的控制模式,就是在橫封的每一點(diǎn)上都實(shí)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(diǎn)主要?dú)w于三個(gè)方面,一是過(guò)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(shí)就會(huì)出現(xiàn)速度下降的情況,所以步進(jìn)電機(jī)使用在對(duì)速度和位置都有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合;二是控制方便。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(jì)算機(jī)控制帶來(lái)了很大的方便,反過(guò)來(lái),計(jì)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(chǎng);三是整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)單和緊湊。
  
  步進(jìn)電機(jī)在包裝機(jī)械中的就用還剛剛開始,原來(lái)許多傳統(tǒng)的機(jī)械控制方式都可以用步進(jìn)電機(jī)來(lái)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(shí)間內(nèi),我國(guó)的包裝機(jī)械行業(yè)定能在步進(jìn)電機(jī)技術(shù)的平臺(tái)上躍上一個(gè)新的水平。
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