【導(dǎo)讀】全自動(dòng)粉料立式包裝機(jī)適用于日化、醫(yī)藥、食品、農(nóng)藥等行業(yè)的粉料類產(chǎn)品的灌裝生產(chǎn)。整機(jī)采用不銹鋼制造，清潔衛(wèi)生。它的特點(diǎn)是機(jī)械式傳動(dòng)，設(shè)計(jì)緊湊合理，外形簡潔美觀，調(diào)節(jié)便利，同時(shí)具有計(jì)量功能。灌裝速度和灌裝容量均可在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而滿足不同的生產(chǎn)需求。整機(jī)靈敏性高，低速轉(zhuǎn)矩大，速度穩(wěn)定，工作電壓穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。粉料立式包裝機(jī)由供料裝置、供膜裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、熱封裝置、切割裝置、操作箱等幾部分組成。本次設(shè)計(jì)主要完成傳動(dòng)系統(tǒng)，物料計(jì)量裝置及總體裝配的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。全自動(dòng)粉料立式包裝機(jī)采用功能完善齊全，操作靈敏簡便，包裝質(zhì)量完美，安全衛(wèi)生可靠，性價(jià)比高，其技術(shù)參數(shù)如下：。它常用于食品藥品的大眾包裝中。我國包裝機(jī)械發(fā)展較晚，目前正處于起步應(yīng)用階段，雖然從九十年代后，我國的制袋充填機(jī)有了較快發(fā)展，通過參考國內(nèi)外產(chǎn)品進(jìn)行消化吸收，自主開發(fā)研制，技術(shù)上有了很大的提高，但與

　　

【正文】 。國外大多及其都通過智能型控制儀表和觸摸屏上的菜單式應(yīng)用軟件對機(jī)器的各種參數(shù)進(jìn)行跟蹤調(diào)整，電子顯示切袋長度，包裝速度，充填物的凈含量以及包裝產(chǎn)量等一目了然，標(biāo)準(zhǔn)的色表跟蹤光電系統(tǒng)能絕對保證包裝產(chǎn)品的印刷圖案正確。另外，機(jī)器可對工作過程進(jìn)行在線狀態(tài)檢測和故障診斷分析，一旦發(fā)生問題，自動(dòng)停機(jī)，并顯示故障原因及解決方法。，國外包裝機(jī)目前既有三邊封口袋，四邊封口袋，枕型袋，還有風(fēng)琴式，自立袋等，用戶可根據(jù)市場的需要，具有更大的選擇空間。國內(nèi)粉料立式包裝機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀我國包裝機(jī)械發(fā)展較晚，目前正處于起步應(yīng)用階段，雖然從九十年代后，我國的制袋充填機(jī)有了較快發(fā)展，通過參考國內(nèi)外產(chǎn)品進(jìn)行消化吸收，自主開發(fā)研制，技術(shù)上有了很大的提高，但與國外相比，國內(nèi)大多數(shù)產(chǎn)品技術(shù)含量低，產(chǎn)品差異程度低，成熟產(chǎn)品技術(shù)易模仿和抄襲，造成低水平重復(fù)，阻礙了對包裝機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。在產(chǎn)品技術(shù)方面，國內(nèi)粉料包裝機(jī)的主要特點(diǎn)如下：，品種少。國外大多數(shù)制袋充填包裝機(jī)根據(jù)包裝物料的不同和產(chǎn)量的大小，一般在20100袋/分之間，大多為單列式包裝，封合形式一般是三邊封，四邊封和背封式。采用螺桿充填的粉料計(jì)量充填系統(tǒng)，當(dāng)充填量為100g～1000g時(shí)，國外機(jī)器的計(jì)量精度一般1%，而國內(nèi)一般在62%～63%之間。國內(nèi)一些企業(yè)為了能在產(chǎn)品初期快速賺錢，低價(jià)格傾銷，采用無質(zhì)量保證的電子元件、控件或低級的原材料，再加上無規(guī)范的加工和裝配工藝，沒有針對具體情況進(jìn)行改造，導(dǎo)致產(chǎn)品不穩(wěn)定或不適合用戶使用要求。近年來，我國的包裝機(jī)械雖采取了一些PLC和具有智能控制功能的儀表，但總體來說，大多數(shù)還是低水平的機(jī)電控制，還沒有帶有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、采集、修正功能的機(jī)器。[1]二、研究主要成果 全自動(dòng)粉料立式包裝機(jī)的工藝過程包括：卷膜牽引、打印、袋成型、縱封、充填、橫封、剪切及成品計(jì)數(shù)等。同時(shí)自動(dòng)定量部分完成物料輸送、加料、計(jì)量及投料等工作。經(jīng)過多年的研究，包裝過程中的各個(gè)工序都進(jìn)行了很好的改進(jìn)。[2]下料機(jī)構(gòu)是包裝機(jī)中不可缺少的重要部件，其用途非常廣泛，尤其是對物料從料倉卸出時(shí)要求連續(xù)化輸送更顯得尤為重要。由于某些包裝機(jī)下料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，物料卸出時(shí)不均勻而產(chǎn)生勢能下料或結(jié)拱架坍塌下料，都會(huì)造成被包裝物的稱量精度偏差過大，達(dá)不到國家有關(guān)規(guī)定的要求，從而使故障發(fā)生率升高，給包裝生產(chǎn)線正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成很大影響，也給產(chǎn)品銷售部門帶來很多麻煩，甚至?xí)斐膳c消費(fèi)者經(jīng)常發(fā)生爭執(zhí)的現(xiàn)象，給企業(yè)的信譽(yù)、聲譽(yù)造成很壞影響，又給消費(fèi)者帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因此，需要我們對下料機(jī)構(gòu)進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)研究與探討。研究人員對粉料包裝機(jī)排料泵進(jìn)行了改進(jìn)，把葉輪式排料方式和螺旋式排料方式結(jié)合在一起，葉輪主軸和螺旋主軸兩軸垂直錯(cuò)位安裝在同一泵殼內(nèi)，兩主軸輸入泵處分別裝有與主軸旋向相反的密封螺桿。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片帶入的粉料不充實(shí)，葉片有空穴存在，這個(gè)空穴被螺旋擠出的粉料充實(shí)，再被葉輪排出，螺旋進(jìn)行了初壓，葉輪增壓，排料速度于螺旋的排料速度加葉輪的排料速度之和。另外精加料鏝料機(jī)構(gòu)、分組刮料機(jī)構(gòu)雙螺旋下料機(jī)構(gòu)、電磁震蕩器下料機(jī)構(gòu)的研制都使被包裝物的計(jì)量精度誤差減小。[3]在定量充填技術(shù)方面，由于容積式自動(dòng)定量充填和稱重式自動(dòng)定量充填在速度和準(zhǔn)確度上都不能滿足大批量高準(zhǔn)確度包裝生產(chǎn)要求，發(fā)展了粉粒狀物料混合式定量充填技術(shù)，這種技術(shù)綜合了容積式自動(dòng)定量速度高和稱重式自動(dòng)定量準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，提出用微機(jī)控制自動(dòng)定量充填新方法混合式充填法，同時(shí)提高定量充填準(zhǔn)確度和速度。[4]另外為解決自動(dòng)定量包裝機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性問題，設(shè)計(jì)了一種基于PLC的定量包裝機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)由電子稱量儀表、SIMATICS7200PLC和TP170B觸摸屏構(gòu)成。[5]另外，由于小袋包裝體積小、重量輕、易攜帶的特點(diǎn)，那么它的易開啟性和密封性更易受到關(guān)注，所以在封口方式上設(shè)計(jì)出了三角形的開啟方式，這種開啟方式開啟力小，開啟時(shí)間短，可以更為方便了各類人群的使用。[6]在包裝機(jī)械的制造行業(yè)中，為了使產(chǎn)品以更快的速度、更低的成本打入市場，國內(nèi)外眾多廠商都已將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于包裝機(jī)械的開發(fā)過程中，但是要想保證產(chǎn)品的單個(gè)零部件和整個(gè)系統(tǒng)都是優(yōu)化的設(shè)計(jì)，則必須采用機(jī)械系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。該技術(shù)用設(shè)計(jì)過程中的反饋信息指導(dǎo)設(shè)計(jì)以順利完成產(chǎn)品的開發(fā)過程。它可以使科研人員通過虛擬的樣機(jī)試驗(yàn)得到準(zhǔn)確可靠的設(shè)計(jì)方案，在此基礎(chǔ)上再建造昂貴的物理樣機(jī)，從而降低了物理樣機(jī)試驗(yàn)的失敗率，在降低開發(fā)成本的同時(shí)，加快了產(chǎn)品的開發(fā)過程。[7]三、發(fā)展趨勢包裝機(jī)械是包裝工業(yè)的重要基礎(chǔ)，沒有現(xiàn)代化的包裝機(jī)械就沒有現(xiàn)代化的包裝工業(yè)。包裝機(jī)械的未來是各種高新技術(shù)、新機(jī)構(gòu)、新控制方法。高度結(jié)合，其技術(shù)特征將趨于“三高”，即高速、高效、高質(zhì)量、重點(diǎn)發(fā)展方向?qū)②呌诠?jié)能降耗、性能穩(wěn)定可靠、控制水平先進(jìn)、結(jié)構(gòu)緊湊、噪音低、效率高操作簡單、外觀造型更加注重美學(xué)設(shè)計(jì)、控制和操作更加趨于人性化。包裝機(jī)械未來的發(fā)展趨勢如下：提高自動(dòng)化程度是包裝機(jī)械發(fā)展最重要的趨勢。品種和產(chǎn)量均居世界之首的美國十分重視包裝機(jī)械與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制，將自動(dòng)化操作程序、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)更多應(yīng)用于包裝機(jī)械之中。日本的包裝機(jī)械控制系統(tǒng)也十分先進(jìn)和完善，有效地促進(jìn)了無人操作和自動(dòng)化程度的提高。在計(jì)量、制造和技術(shù)性能等方面居于世界領(lǐng)先地位的德國也高度重視提高包裝機(jī)械的自動(dòng)化程度。幾年前，德國包裝機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化技術(shù)在整個(gè)系統(tǒng)操作及運(yùn)行中還只占30%，現(xiàn)在已占到50%以上。高生產(chǎn)率，高可靠性世界4大包裝機(jī)械強(qiáng)國(美、日、德、意)均十分重視市場及用戶需求，把提高機(jī)器轉(zhuǎn)數(shù)提高生產(chǎn)率作為設(shè)計(jì)追求的重要指標(biāo)。好的柔性和靈活性隨著市場競爭日益加劇，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期已越來越短，因此要求包裝機(jī)械具有好的柔性和靈活性，這樣才能符合經(jīng)濟(jì)性要求。許多專家預(yù)測，多用途、高效率、簡潔化、組合化、可移動(dòng)、更小型、更加柔性和靈活性將是未來包裝機(jī)械發(fā)展的重要趨勢。為使包裝機(jī)械具有好的柔性和靈活性，更要求提高自動(dòng)化程度，大量采用微電腦技術(shù)、模塊化技術(shù)和單元組合形式。注重成套性和配套性包裝機(jī)械設(shè)備的成套性和配套性關(guān)系到包裝機(jī)械的功能能否全部發(fā)揮，只重視主機(jī)生產(chǎn)，而不考慮配套設(shè)備完整，將使包裝機(jī)械應(yīng)有的功能不能發(fā)揮出來。因此開發(fā)配套設(shè)備，使主機(jī)的功能得到最大的擴(kuò)張，是提高設(shè)備的市場競爭力和經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要的因素。廣泛采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)世界包裝機(jī)械強(qiáng)國為適應(yīng)市場不斷變化的要求，努力提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期，廣泛采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技術(shù)。先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法有優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)和并行設(shè)計(jì)(并行工程)等。先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，已普遍采用的有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)，正在推廣應(yīng)用的是計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)。四、存在問題粉料立式包裝機(jī)雖然占地面積小，成本低，但在包裝粉末型物料的效果與物料品種兼容性這兩項(xiàng)要求上，大多數(shù)這種設(shè)備中都不能盡如人意。粉末型產(chǎn)品顆粒細(xì)小，在包裝過程極易產(chǎn)生粉末“反撲”現(xiàn)象?！胺磽洹爆F(xiàn)象會(huì)造成包裝封口不嚴(yán)，并會(huì)在一定程度上污染工作環(huán)境，因?yàn)榱⑹桨b設(shè)備是垂直下料，下料口與包裝袋袋底距離較大，并且是在包裝的同時(shí)進(jìn)行制袋，在下料過程中物料以包材為“滑梯”滑入袋內(nèi)，如果粉末揚(yáng)起，則會(huì)污染封口，致使封口不能被密封，這樣一來，產(chǎn)品的質(zhì)量往往會(huì)受到影響。其次，生產(chǎn)混合型物料時(shí)，立式包裝設(shè)備因?yàn)闊o法在設(shè)備上曾加工位，所以在灌裝時(shí)必須將物料預(yù)先混合才能下料，但實(shí)際生產(chǎn)中往往因?yàn)槲锪项A(yù)先混合或傳輸過程中的不均勻，導(dǎo)致實(shí)際產(chǎn)品混合比例與配方比例不符。粒狀物料飛濺嚴(yán)重，粉塵飛揚(yáng)，空氣污染嚴(yán)重，工作環(huán)境惡劣，有毒有害的粉塵對人體傷害嚴(yán)重。而且對食品、藥品采用手工包裝不能符合衛(wèi)生要求，以及對人體有毒有害的物品更需要自動(dòng)化、無人化包裝。比如給料系統(tǒng)的優(yōu)劣，也將直接影響計(jì)量結(jié)果，有時(shí)，甚至造成設(shè)備無法使用的嚴(yán)重后果。因?yàn)榻o料過程中的落差，是對一部分物料的估計(jì)值，如果給料系統(tǒng)不穩(wěn)定，那么落差就處于不穩(wěn)定狀態(tài)，計(jì)量結(jié)果就會(huì)不穩(wěn)定。[8]因此盡快解決粉粒狀物料高速度、高準(zhǔn)確度自動(dòng)定量充填包裝技術(shù)難題具有非常重要的意義。另外，在粉料立式包裝機(jī)中還可能存在夾料、包裝袋錯(cuò)邊或起皺、包裝袋封口不嚴(yán)、包裝袋外形不正等問題。五、主要參考文獻(xiàn)[1]國內(nèi)外制袋充填包裝機(jī)的狀況分析[J].中國包裝工業(yè)，2008,(2)：4647.[2][J].輕工機(jī)械,2003,(3):2729[3]朱滿平,周長會(huì),[J].礦山機(jī)械,2005,33(9):112114[4][J].中國計(jì)量,1999(3)[5][J].自動(dòng)化信息,2008,85(5):7375[6]包裝物易開啟性分析[J].中國包裝工業(yè),2009,(1)[7][J].包裝工程,2002,(3):6768[8]王玉生,[J].機(jī)械設(shè)計(jì)及制造,2008,(12)：5051[9][J].重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,20(2):14[10]粉狀調(diào)味品包裝設(shè)備水平式全自動(dòng)包裝機(jī)[J].中國包裝工業(yè),2008,(3):16[11][M].長沙:湖南大學(xué)出版社1988,12.[12]許林成，趙治華，：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1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附錄3一種具有陸空行走功能的“生物化”微型飛行器隨著制造工藝，傳感器，電子器件和能量存儲(chǔ)設(shè)備的發(fā)展，使得一系列同時(shí)具有空中和陸地行走能力的微型飛行器的發(fā)明成為了一種可能。另外，人類對于生物移動(dòng)規(guī)律的深入研究以及機(jī)械結(jié)構(gòu)的了解，可進(jìn)一步提高這種微型飛行器的移動(dòng)性能和穩(wěn)定性。舉例來說，應(yīng)用于固定微型飛行器的翅翼的應(yīng)用程序已經(jīng)在尺寸僅有10cm的飛機(jī)上得到了證明。同樣的，具有在陸地上高速行走能力的微型交通工具也已經(jīng)被生產(chǎn)了出來，它的尺寸只有9cm,它有協(xié)調(diào)性很高的腿部，能夠快速地越過比自身尺寸還要高的障礙物。這篇文章主要介紹了這種同時(shí)具有陸地和空中行走能力的微型飛行器（也可簡稱為MALV）的設(shè)計(jì)，制造以及測試過程。這種機(jī)器人的發(fā)明得益于生物體移動(dòng)時(shí)其神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)的啟發(fā)，同時(shí)融入了翅翼，關(guān)節(jié)和腿部的協(xié)調(diào)性，因此，它能飛翔，在陸地行走，攀爬障礙物，在一定條件下接受到傳感器的信號(hào)時(shí)能重新返回到空中。有關(guān)于這種機(jī)器人在實(shí)驗(yàn)室所做的測試已經(jīng)應(yīng)用到了現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，包括操作過程中的檢測，易爆物的探測，資源的開采以及微小部位的檢查。在一定得時(shí)期內(nèi)，這種設(shè)計(jì)的理念、風(fēng)格和運(yùn)動(dòng)機(jī)械裝置有望應(yīng)用于家庭用的交通工具中，人們可以根據(jù)需要設(shè)定這種交通工具的尺寸，重量和其他一些要素。 發(fā)展及設(shè)計(jì)方法在生物有機(jī)體內(nèi)，一種所需的移動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)是在其高級神經(jīng)系統(tǒng)和低級神經(jīng)系統(tǒng)共同配合下完成的，當(dāng)然，這個(gè)過程中也包括其身體本能的一些反應(yīng)。動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)能夠成功的阻止一系列降低其行走平穩(wěn)性的因素。使這些影響最小化的第一反應(yīng)是由生物體的本身特性所提供的。在飛行中出現(xiàn)的不當(dāng)姿勢，以及在不同的陸地地形上保持不同的姿勢，這些都是生物體經(jīng)常遇到的障礙。在腿部的活動(dòng)中，關(guān)節(jié)和組織的協(xié)調(diào)性起著關(guān)鍵性的作用，這種協(xié)調(diào)性可以使身體以內(nèi)在的方式獲得穩(wěn)定性，從而使一些高級控制得到簡化。對于動(dòng)物化的機(jī)器人，盡管采用不同的設(shè)計(jì)方法，要實(shí)現(xiàn)類似于生物體肌肉的動(dòng)態(tài)再生性和神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)在反應(yīng)的功能，在現(xiàn)階段來說都是一個(gè)很大的困難。動(dòng)物體肌肉和骨骼系統(tǒng)的內(nèi)在特性，提高了一個(gè)生物體身體和神經(jīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。盡管生物體的身體特性為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的穩(wěn)定性提供了一個(gè)很好的參考，但是一些生產(chǎn)制造工藝還沒有達(dá)到成熟的地步，而這些制造工藝對于機(jī)器人的生產(chǎn)制造是很重要的?，F(xiàn)存的能源，驅(qū)動(dòng)器，材料以及其他一些機(jī)器人技術(shù)還沒有發(fā)展到將類似于生物體神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)融入到機(jī)器人之中。正因?yàn)檫@些挑戰(zhàn)的存在，使得受生物體啟發(fā)而想象的機(jī)器人只能存在于實(shí)驗(yàn)室階段或在一些特定領(lǐng)域的演示。從理論上解決這一問題的方法主要集中在將關(guān)鍵的性能特點(diǎn)傳遞到動(dòng)力系統(tǒng)中。把從生物體上獲得的靈感的主要部分抽取分離出來，并用一定得工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)它們。這種設(shè)計(jì)方法建立在實(shí)現(xiàn)MALV飛行移動(dòng)，陸地移動(dòng)以及飛翔與行走移動(dòng)之間轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)之上。 MALV的設(shè)計(jì)方法在重量的估算及最初的飛行試驗(yàn)基礎(chǔ)之上，這種尺寸為30cm的翅翼微型飛行器的負(fù)載能力是足夠的。它能夠承載和陸地移動(dòng)有關(guān)的而外部件重量（最初的性能要求為微型飛行器的尺寸小于30cm，以方便攜帶）。對于有關(guān)小型電機(jī)的重量和驅(qū)動(dòng)方案實(shí)施的簡易性的分析成為選擇驅(qū)動(dòng)部分最基本的考慮要素，這些小型電機(jī)可以驅(qū)動(dòng)翅形腿部的附件。設(shè)計(jì)過程中需要選擇伺服電機(jī)，然后調(diào)整伺服電機(jī)以保證連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)。相符合的電器控制系統(tǒng)被并入其中最為速度控制器，它能夠使動(dòng)力機(jī)通過簡單的接收裝置直接接收命令和能量。這樣就避免了因?yàn)轭~外的速度控制器而增加的額外重量。因?yàn)橐粋€(gè)伺服機(jī)構(gòu)應(yīng)用于一個(gè)翅形腿部結(jié)構(gòu)，所以需要五個(gè)同樣的接收器（包括飛行動(dòng)力機(jī)，升降舵，方向舵，左翅形腿動(dòng)力機(jī)，右翅形腿動(dòng)力機(jī)），這樣就增加了重量。和行走有關(guān)的額外重量大約為25g，直接導(dǎo)致增加了120g的工程項(xiàng)目。從最初估計(jì)的總重量120g以及最大尺寸30cm入手，一個(gè)新的翅膀被設(shè)計(jì)出來，來滿足飛行器的飛行特性。一個(gè)由加利弗尼亞大學(xué)設(shè)計(jì)軟