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引 言

很強(qiáng)、適合多種規(guī)格商品包裝的連續(xù)式包裝機(jī)枕式包裝機(jī)是一種包裝能力它不但能用于無商標(biāo)的包裝材料的包裝，而且能夠使用預(yù)先印有商標(biāo)圖案的卷筒材料進(jìn)行高速生產(chǎn)。在包裝過程中，由于包裝材料上印刷的定位色標(biāo)之間存在誤差包裝材料的拉伸以及機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中的波動(dòng)等因素的影響，包裝材料上預(yù)定的封切部位有可能偏離正確的位置，于是就產(chǎn)生誤差。為了消除誤差而達(dá)到正確封切的目的，筆者經(jīng)過多年的努力工作最后采用連續(xù)進(jìn)退式光電自動(dòng)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)由差動(dòng)機(jī)構(gòu)、凸輪組、光電頭等裝置組成。通過該系統(tǒng)在枕式包裝機(jī)上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了該機(jī)連續(xù)供紙、成型、充填、封口等工序的精確的操作問題。

1.進(jìn)退式光電自動(dòng)定位系統(tǒng)的基本原理

包裝紙?jiān)谧詣?dòng)包裝機(jī)上連續(xù)進(jìn)給、成形制袋、充填和封口的過程中，由于定位色標(biāo)的印刷誤差、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的偶然波動(dòng)以及操作等綜合因素，使包裝紙的輸送速度與橫封、切速度不同步而產(chǎn)生封、切位置的偏差，因此需要隨時(shí)予以校正，連續(xù)地進(jìn)行誤差補(bǔ)償⑵。綜合誤差是一個(gè)變量，但是對(duì)于具有較高質(zhì)量和印刷精度 的包裝材料來說，在一定的包裝速度下，這個(gè) 誤差在檢測(cè)的各個(gè)短周期內(nèi)可保持在很小的范 圍內(nèi)。這樣就能通過定位系統(tǒng)定期地（每包一次或每?jī)砂淮危y(cè)量和比較送紙速度和封切速度。如果包裝紙過快，是個(gè)正誤差，系統(tǒng)給岀一個(gè)負(fù)的補(bǔ)償量，也就是由送紙機(jī)構(gòu)減速來達(dá)到補(bǔ)償；如果包裝紙滯后，是個(gè)負(fù)誤差，系統(tǒng)給岀一個(gè)正的補(bǔ)償量，使送紙機(jī)構(gòu)增速。但是給定的補(bǔ)償值不可能完全消除誤差，可能補(bǔ)償過頭，也可能不足，誤差即使消除了，下次還會(huì)岀現(xiàn)。因此設(shè)計(jì)總是使系統(tǒng)給予補(bǔ)償過頭一點(diǎn)，給定一個(gè)稍大于絕對(duì)誤差值的補(bǔ)償量，人為地使它超差，當(dāng)這次測(cè)定誤差為負(fù)，則補(bǔ)償一個(gè)過量的正值，下一次測(cè)定、比較之后必定岀現(xiàn)正誤差， 定位系統(tǒng)自動(dòng)地補(bǔ)償一個(gè)給定的負(fù)值之后，又恢復(fù)岀現(xiàn)負(fù)誤差，如此循環(huán)、正負(fù)交替，使誤差控制在一定的范圍內(nèi)，這樣， 包裝紙的切斷部位就在正確位置附近跳動(dòng)。這 種使包裝紙一進(jìn)一退來達(dá)到連續(xù)定位的方法， 稱為“進(jìn)退式”自動(dòng)定位方法，采用這種原理定位的系統(tǒng)稱為“進(jìn)退式”自動(dòng)光電定位系統(tǒng)。 以決定包裝速度的橫向封、切速度作為參考基準(zhǔn)，以調(diào)整送紙速度與之同步來控制包裝紙的 封、切位置誤差，便是連續(xù)定位系統(tǒng)最基本的原理。

2.進(jìn)退式定位系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)工作原理

圖1為該包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，其包裝過程如下：片狀包裝紙以卷筒1引出，經(jīng)光電檢測(cè)器2再由成形器5成形和牽引6、縱封輥7制成筒袋，已充填包裝物的筒袋由上下整形輸送帶輸送，經(jīng)回轉(zhuǎn)橫封頭8橫封和切斷排岀成品。 機(jī)械傳動(dòng)部分是：電機(jī)M1經(jīng)變頻調(diào)速將運(yùn)動(dòng)傳入橫封傳動(dòng)軸，再經(jīng)不等速機(jī)構(gòu)9帶動(dòng)橫封頭8 轉(zhuǎn)動(dòng)。不等速機(jī)構(gòu)是用來調(diào)整橫封頭8的封切瞬時(shí)速度，使之與筒袋移動(dòng)速度同步，并且封切之后迅速分開。另一路則經(jīng)由無級(jí)變速機(jī)14 輸入差動(dòng)機(jī)構(gòu)15而帶動(dòng)包裝紙進(jìn)給系統(tǒng)，包括牽引輥輪、縱封輥輪和輔助送紙輥。調(diào)節(jié)無級(jí)變速機(jī)14可以得到所需的袋長(zhǎng)。最后一路是經(jīng)差動(dòng)機(jī)構(gòu)18到勾爪輸送鏈，差動(dòng)機(jī)構(gòu)18為手 動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)，主要用來調(diào)節(jié)勾爪輸送鏈與橫封頭同步。

當(dāng)包裝紙?jiān)跈C(jī)器的橫封頭上正確封切時(shí)， 凸輪微動(dòng)開關(guān)11、12必須調(diào)整到各自換向的臨界狀態(tài)（圖1）,而光電檢測(cè)器此時(shí)要對(duì)準(zhǔn)定位色標(biāo)，這是包裝機(jī)的初始狀態(tài)。

3.送紙速度快慢的判別和補(bǔ)償原理

圖3是圖1所示的枕式包裝機(jī)上采用進(jìn)退式定位系統(tǒng)的三個(gè)凸輪限位開關(guān)各滾子在凸輪工作面上的位置關(guān)系以及在不同時(shí)刻橫封頭的工作狀態(tài)。各個(gè)凸輪開關(guān)的作用表示在控制原理圖4中。三個(gè)凸輪安裝在同一軸上回轉(zhuǎn)，凸 輪11、12的作用是通過檢測(cè)器的脈沖訊號(hào)來判別送紙速度的快慢。在圖3的B區(qū)域內(nèi)，當(dāng)光電頭檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，凸輪11、12必須調(diào)整到同時(shí)斷開的狀態(tài)，此時(shí)，橫封頭是處在正確嚙合的位置

（橫封頭與電控凸輪軸具有固定的傳動(dòng)比），這是定位系統(tǒng)特有的關(guān)系。此位置也叫同步狀態(tài)，因?yàn)榇藭r(shí)即使有光電信號(hào)輸入，控制伺服電機(jī)的微動(dòng)開關(guān)11、12均處于斷開狀態(tài)， 因此，哪一個(gè)開關(guān)都沒有接通增速、減速回路， 補(bǔ)償機(jī)構(gòu)不動(dòng)作，當(dāng)凸輪微動(dòng)開關(guān)處于A區(qū)的狀態(tài)時(shí)，光電信號(hào)輸入，表示紙速過快，這時(shí)開關(guān)11閉合，開關(guān)12仍然斷開，減速回路接通，伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，送紙機(jī)構(gòu)減速；當(dāng)凸輪微動(dòng)開關(guān)處于C區(qū)的狀態(tài)時(shí)光電信號(hào)輸入，表 示紙速過慢，此時(shí)開關(guān)11仍處在斷開狀態(tài)，開關(guān)12則接通增速回路，從而送紙機(jī)構(gòu)增速。

以上的誤差補(bǔ)償量是由時(shí)間繼電器給定的， 其給電時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格通過計(jì)算設(shè)定，正負(fù)補(bǔ)償時(shí)間可以有不同的設(shè)定值。凸輪限位開關(guān)13是用來控制光電信號(hào)進(jìn)入控制系統(tǒng)的時(shí)間范圍的。若要求系統(tǒng)每封切兩包測(cè)量、補(bǔ)償一次誤差，則凸輪13應(yīng)每封切兩包轉(zhuǎn)一圈并在橫封頭處于正確封切位置前后30毫米的區(qū)間打開(開關(guān)接通)，讓放大的光電訊號(hào)通過，保證定位系統(tǒng)可靠的工作，不受別的訊號(hào)干擾。事實(shí)上，在機(jī)器正常運(yùn)行過程中，系統(tǒng)補(bǔ)償大都處在正補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)。送紙系統(tǒng)通常容易產(chǎn)生負(fù)的誤差，這樣在每封切兩包后進(jìn)行一 次正的補(bǔ)償，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)是很有益的，容易保證伺服系統(tǒng)的運(yùn)行精度。

4.色標(biāo)重合方法及調(diào)整

在以往的設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)于色標(biāo)和橫封頭及光電檢測(cè)器的重合問題，有一些錯(cuò)誤的理解， 總認(rèn)為橫封頭處在正確封切的位置時(shí)，光電頭一定要檢測(cè)到色標(biāo)信號(hào)，也就是說，橫封頭封切位置到光電頭的安裝位置之間的包裝材料長(zhǎng)度為整數(shù)倍節(jié)長(zhǎng)。這樣一來，光電頭的安裝位置就要隨包裝材料上色標(biāo)的位置而定，這在實(shí) 際設(shè)計(jì)中是比較困難的。事實(shí)上，從以上的補(bǔ)并在后續(xù)的研究中逐步實(shí)現(xiàn)，為此，以加快我國(guó)清選機(jī)品種的升級(jí)與換代，同時(shí)將新技術(shù)、 新工藝應(yīng)用到清選機(jī)的研制和開發(fā)當(dāng)中，努力縮小與國(guó)外的差距，提升農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究水平。

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