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—、前言
隨著包裝市場飛速發(fā)展和人們生活水平的提高，各種顆粒狀、短條狀、粉條狀散狀物料如膨化食品、花生、瓜子、白糖、食鹽、洗衣粉等均以各種小袋包裝的形式銷售。而小袋包裝要求重量準(zhǔn)、密封不漏氣，生產(chǎn)效率高。全自動(dòng)小袋稱重包裝線由此誕生。全自動(dòng)小袋稱重包裝線包含以下主要部分：原料輸送部分、高速稱重部分（多為組合秤）、高速包裝機(jī)（立式或水平包裝機(jī)）、檢測剔除部分（金屬檢測和重量檢測）、裝碼箱部分和控制部分等。而高速立式包裝機(jī)是包裝線的核心設(shè)備之一。
二、高速立式包裝機(jī)的工作原理
平滑卷筒包裝薄膜經(jīng)轉(zhuǎn)向相引上成型器，縱封按搭接或?qū)映蓤A筒狀封合定形，全自動(dòng)多頭組合計(jì)量秤組合好后的物料通過加料管導(dǎo)入袋底，橫封切斷后向下拉袋，并對前一滿袋封口，全機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作可由機(jī)、電、氣配合自動(dòng)完成。
三、各部設(shè)計(jì)探索
立式包裝機(jī)通常使用卷筒包裝材料，一面由成型器制袋，一面進(jìn)行充填包裝。它的最基本袋型為枕式袋型?，F(xiàn)以枕式立式包裝機(jī)為例對各部設(shè)計(jì)進(jìn)行探索。
1.成型器
立式包裝機(jī)的成型器對包裝形式、袋尺寸及產(chǎn)品包裝質(zhì)量等有直接影響。常用的成型器有象鼻成型器、三角成型器、U型成型器和翻領(lǐng)成型器等。翻領(lǐng)成型器成形阻力較大，易使薄膜產(chǎn)生變形，使之發(fā)皺或撕裂，故對塑料薄膜適應(yīng)性差,而對復(fù)合膜適應(yīng)性較好。它常用于立式包裝機(jī)上包裝粉狀、顆料狀物料。一種規(guī)格的成型器只能成型一種規(guī)格的袋寬。因此設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮成型器重復(fù)安裝定位精度、快速更換和快速夾緊。特別在國外更換成型器時(shí)不允許釆用扳手等工具,因此在設(shè)計(jì)時(shí)要加以考慮?，F(xiàn)國外大都采用快換肘夾的夾緊方式。

為了減少成型阻力，成型器可用凹凸板或工程塑料制作。在國外，它們是手工制作，制作過程完全模仿實(shí)際使用狀況。
2.送膜機(jī)構(gòu)
送膜組件是將裝到膜卷軸上的包裝膜通過轉(zhuǎn)向輻展平使其能立式包裝機(jī)中連續(xù)運(yùn)行的機(jī)構(gòu)。送膜組件的設(shè)計(jì)主要有兩點(diǎn)：
（1）    膜卷的支撐
膜卷的支撐方式有懸臂式、兩點(diǎn)支撐式；按鎖緊方式有氣漲軸式和機(jī)械鎖緊式；按驅(qū)動(dòng)方式有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式和無動(dòng)力隨動(dòng)式。選用時(shí)小型立式包裝機(jī)（帶寬250mtn以下）常選用無動(dòng)力隨動(dòng)機(jī)械鎖緊兩點(diǎn)支撐式。大型立式包裝機(jī)由于膜卷大而重常選用懸臂動(dòng)力驅(qū)動(dòng)氣漲軸式。無論是哪種方式的支撐軸均應(yīng)有刻度標(biāo)識(shí)，便于快速更換膜卷。
（2）    恒張力機(jī)構(gòu)
包裝袋的長度誤差值大小是衡量立式包裝機(jī)的包裝質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，因此應(yīng)保持包裝膜展平過程中的張力恒定。通常有以下兩種方式：
a.重力恒定式；
b.擺臂張緊式。
重力恒定式僅適用于低速立式包裝機(jī)，它同時(shí)兼有儲(chǔ)膜的功能，當(dāng)它用于高速立式包裝機(jī)時(shí)易發(fā)生誤動(dòng)作，可靠性低。而擺臂張緊式隨每次的拉送膜動(dòng)作擺動(dòng)，動(dòng)作輕柔，隨動(dòng)性好，特別適用于高速立式包裝機(jī)。實(shí)踐確實(shí)證明了這點(diǎn)。尤其是國外的高速立式包裝機(jī)幾乎全部釆用擺臂張緊式結(jié)構(gòu)。
3.牽引機(jī)構(gòu)
立式包裝機(jī)工作時(shí)，牽引裝置使包裝材料與成型器產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)而造成包裝材料卷折。同時(shí),它又能使包裝袋順序地通過一個(gè)個(gè)工位，完成加料、整形、排氣、封口和切斷等工序。包裝工藝要求牽引裝置：能按時(shí)，按預(yù)定量拉過定長的料袋，根據(jù)需要并能在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)拉過料袋的長度，料袋的速度應(yīng)能控制。牽引方式主要有：摩擦牽引和真空牽引。低速立式包裝機(jī)常用摩擦牽引，而高速立式包裝機(jī)卻往往采用二者的組合方式牽引，特別是潮濕的環(huán)境。現(xiàn)代高速立式包裝機(jī)均釆用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，有的采用兩個(gè)伺服電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩根摩擦帶輪軸，有的采用單伺服電機(jī)外加平行雙軸同速反向減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，它們均能可靠滿足包裝工藝要求。一般情況下低速立式包裝機(jī)釆用間歇牽引，振動(dòng)大；高速立式包裝機(jī)采用連續(xù)牽引，穩(wěn)定性好。
4.橫封機(jī)構(gòu)
立式包裝機(jī)封口的方法常采用簡單可靠的熱封方法。熱封就是利用塑料具有熱塑性，使封口部位的塑料薄膜加熱、加壓相互粘合在一起。熱封的方式很多，有熱板封合、脈沖封合、熔斷封合、高頻封合、超聲波封合、電磁感應(yīng)封合和紅外線封合等。而熱板封合和脈沖封合是立式包裝機(jī)上最常用的兩種封合方式。
(1)熱板封合
把加熱板加熱到一定的溫度，將要封合的塑料薄膜緊壓在一起，這是熱封原理與結(jié)構(gòu)最為簡單的一種，封合速度較快，可恒溫控制，這種方法常應(yīng)用于封合聚乙烯等復(fù)合薄膜，而對受熱易收縮與分解的薄膜，如各種熱收縮薄膜，聚氯乙烯等不宜應(yīng)用。
(2)脈沖封合
把鐐銘合金扁電熱絲壓著薄膜，再瞬時(shí)通以大電流加熱，接著用空氣或通冷卻水強(qiáng)制封縫冷卻，最后放開壓板，本方法結(jié)構(gòu)上略比熱板狀封合復(fù)雜，但適用于易熱變形與受熱易分解的薄膜,所得封口質(zhì)量較好，因冷卻占有時(shí)間，故生產(chǎn)率受到限制，只適用于間歇封合，在電熱絲與薄膜間常用耐熱防粘的聚四氟乙烯織物，薄膜另一端承壓臺(tái)上帶耐熱的硅橡膠襯墊，使焊縫均勻。
橫封機(jī)構(gòu)是將經(jīng)縱封機(jī)構(gòu)進(jìn)行縱向封合后筒狀的包裝材料，按照工藝要求的長度規(guī)格進(jìn)行橫向封合，按照橫封器工作的運(yùn)動(dòng)形式，可分為連續(xù)運(yùn)動(dòng)和間歇運(yùn)動(dòng)兩種形式。
(1)連續(xù)式橫封機(jī)構(gòu)
因立式包裝機(jī)有連續(xù)或間歇運(yùn)動(dòng)之分，故橫封機(jī)構(gòu)在機(jī)能、運(yùn)動(dòng)形式、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)及橫封的結(jié)構(gòu)方面往往有較大差異，即使是連續(xù)式橫封器，若該機(jī)僅只需完成單一規(guī)格袋的，一般較簡單，如要適用多規(guī)格可調(diào)的袋裝機(jī)就較為復(fù)雜。應(yīng)用于連續(xù)包裝機(jī)裝機(jī)上的橫封機(jī)構(gòu)有如下一些工藝要求應(yīng)滿足，一是橫封機(jī)構(gòu)的熱封件與連續(xù)運(yùn)動(dòng)著的包裝料袋熱封瞬時(shí)應(yīng)有相同的線速度。這點(diǎn)若不能滿足，熱封時(shí)就可能造成封口部位起皺、拉伸過度，甚至斷裂；二是袋長規(guī)格變化時(shí),橫封機(jī)構(gòu)熱封件回轉(zhuǎn)半徑不變下經(jīng)調(diào)節(jié)有關(guān)部件能得到所需熱封線速度。對此，現(xiàn)實(shí)際設(shè)計(jì)過程中高速立式包裝機(jī)常采用伺服驅(qū)動(dòng)來滿足上述工藝要求。
(2)間歇式橫封機(jī)構(gòu)
立式間歇制包裝機(jī)橫封機(jī)構(gòu)按功能和運(yùn)動(dòng)形式可分為兩類，一類只作封口用，即只有間歇的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；另一類除作封口熱合外，還牽引料袋由上而下地移動(dòng)，故往往作開合與上下運(yùn)動(dòng)合在一起的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，顯然后者結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。間歇式橫封機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式是多種多樣的，結(jié)構(gòu)也有簡單、復(fù)雜，各有利弊，選型時(shí)要給予適當(dāng)考慮。最常用的是氣缸驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)。在國內(nèi)常用氣上熱量會(huì)逐漸積累，而影響封口質(zhì)量，設(shè)計(jì)時(shí)考慮到冷卻措施，或通過冷卻水，或用壓縮空氣吹向熱封完成后的薄膜及電熱絲，使其冷卻。
5.縱封機(jī)構(gòu)
立式連續(xù)或間歇運(yùn)動(dòng)包裝機(jī)上應(yīng)用的縱封機(jī)構(gòu)主要用來完成制袋工藝中封合縱縫，兩者在運(yùn)動(dòng)方式與結(jié)構(gòu)上均有差異。連續(xù)立式包裝機(jī)的縱封器是輻筒形的，工作時(shí)連續(xù)回轉(zhuǎn)，迭合后的包裝材料側(cè)邊通過期間，熱量由安裝在輻筒內(nèi)的電熱絲加熱，靠幅射傳遞熱能并壓合薄膜形成縱縫。間歇運(yùn)動(dòng)立式包裝機(jī)上的縱封機(jī)構(gòu)大都是板狀的，多用氣缸推動(dòng)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，向迭合的包裝材料側(cè)邊進(jìn)行熱壓緊與釋放。
由于每種立式包裝機(jī)都有一定的包裝寬度范圍，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮縱封機(jī)構(gòu)的可調(diào)節(jié)性。
6.切斷裝置
在立式包裝機(jī)上，當(dāng)制成袋后或裝袋封口結(jié)束時(shí)，應(yīng)用切斷刀將相互連接著的薄膜料袋分割成單個(gè)包裝產(chǎn)品。切斷的方式有熱切和冷切等。
(1)熱切
它是靠薄膜受熱熔化和施加一定壓力而使薄膜分開的一種方法。釆用熱切的切斷機(jī)構(gòu)可與橫封機(jī)構(gòu)合在一起，在橫封同時(shí)，進(jìn)行熱切斷。
熱切中脈沖加熱刀用在間歇式包裝機(jī)上，對薄膜袋進(jìn)行封口，同時(shí)完成切斷，實(shí)際是一只具有刃口的電極；電熱絲中間的一根1-2毫米左右直徑的圓電熱絲，根據(jù)需要可選擇斷續(xù)或連續(xù)通入脈沖電流，電熱絲與薄膜直接接觸使熔化的薄膜切斷；
(2)冷切
冷切是利用金屬刀刃的鋒利度使薄膜在橫截
7.其它附件
根據(jù)工況不同，立式包裝機(jī)上有時(shí)需要增加各種附件：
(1)產(chǎn)品保鮮和運(yùn)輸易碎包裝品，往往要增加充氣機(jī)構(gòu)；
(2)從儲(chǔ)存運(yùn)輸方便不易損壞包裝袋上考慮，往往要增加排氣機(jī)構(gòu)；
(3)如果采用色碼定長包裝，需要配裝色碼檢測機(jī)構(gòu)；
(4)為提高效率，往往需要配裝換膜拼接平臺(tái)。
(5)如要包裝插腳袋，需要配裝插腳機(jī)構(gòu)；
(6)如包裝袋上打孔，需要配裝打孔機(jī)構(gòu)；
(7)如包裝物料松散，需要增加振動(dòng)機(jī)構(gòu)；
(8)如包裝袋上需要日期等，則需增加打碼機(jī)構(gòu)等。
四、結(jié)論
總之，立式包裝機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮現(xiàn)場的工況，包裝袋的材質(zhì)及包裝物料的性能，才能設(shè)計(jì)出符合實(shí)際需要的產(chǎn)品。尤其是出口國外的產(chǎn)品，各種設(shè)計(jì)和使用安全不但要符合客戶的要求，更要符合出口國的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，特別是安全方面的標(biāo)準(zhǔn)。

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