電機在包裝機械中的應用

本文論述瞭(le)電機的工作原理及使用特點，介紹瞭(le)電機在包裝機械中的幾個應用實例，指出電機在包裝機械中具有的廣闊應用前景。 一、電機工作原理 電機是将給定的電脈沖信号轉變爲角位移或線位移的開環控制元件。 給定一個電脈沖信号，電機轉子就轉過相應的角度，這個角度就稱作該電機的步距角。目前常用電機的步距角大多爲1.8度（俗稱一步）或0.9度（俗稱半步） 。以步距角爲0.9度的進步電機來說，當我們給電機一個電脈沖信号，電機就轉過0.9度；給兩個脈沖信号，電機就轉過1.8度。以此類推，連續給定脈沖信号，電機就可以連續運轉。由 於電脈沖信号與電機轉角存在的這種線性關系，使得電機在速度控制、位置控制等方面得到瞭(le)廣泛的應用。 電機的使用至少需要三個方面的配合，一是電脈沖信号發生器，它按照給定的設置重複爲電機輸送電脈沖信号，目前這種信号大多數由可編程控制器或單片機來完成；二是驅動器（信号放大器），它除瞭(le)對電脈沖信号進行放大、驅動電機轉動以外，還可以通過它改善電機的使用性能，事實上它在電機系統中起著(zhe)重要的作用，一般一種電機可以根據不同的工況具有多種驅動器；三是電機，它有多種控制原理和型号，現在常用的有反應式、感應子式、混合式 電機的速度控制是通過輸入的脈沖頻率快慢實現的。當發生脈沖的頻率減小時，電機的速度就下降；當頻率增加時，速度就加快。還可以通過頻率的改變而提高電機的速度或位置精度。 電機的位置控制是靠給定的脈沖數量控制的。給定一個脈沖，轉過一個步距角，當停止的位置確定以後，也就決定瞭(le)電機需要給定的脈沖數
。在包裝機控制中，給定脈沖數的多少，還與機構的參數有關，例如螺杆的直徑等。 在包裝機械中，很多情況下需要控制執行機構的運行速度和運行位置，以前都是通過機械或其它方式來完成的，機構複雜、調節不易
。改用電機後，不僅能使包裝機械結構變得簡單、調節方便、可靠性增加，而且粗度會得到很大提高。 二、電機在物料計量方面的應用 1．粉狀物料的計量 螺杆計量是常用的容積式計量方式，它是通過螺杆旋轉的圈數多少來達到計量的多少，爲瞭(le)達到計量大小可調和提高計量精度的目的，要求螺杆的轉速可調和位置定位準確，使用電機可以同時滿足這兩個方面的要求。 例如粉劑包裝機的計量採用瞭(le)電機控制螺杆的轉速和轉數，不僅簡化瞭(le)機械結構，而且使得控制非常方便。在不過載的情況下，電機的轉速、停止的位置隻取決於脈沖信号的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，這與電磁離合器控制的螺杆計量相比，具有明顯的精度優勢，更加适合於比重變化比較大的物料計量
。 電機與螺杆採用直接連接的方式，結構簡單，維修方便。值得指出的是，如電機的過載能力較代，當輕微過載時，就會出現相當大的噪聲
。因此，在計量工況確定以後，就要選用較大的過載系數，以保證電機平衡工作
。 2．粘稠體物料的計量 電機控制齒輪泵也可以實現精確計量。齒輪泵在輸送粘稠體方面得到瞭(le)廣泛的應用，例如糖漿、豆沙、白酒、油料、番茄醬等的輸送。目前在對這些物料的計量方面大多使用活塞泵，存在著(zhe)調整困難、結構複雜、不便維修、功耗大、計量不準等缺點。 齒輪泵計量是靠一對齒輪齧合轉動計量的
，物料通過齒與齒的空間被強制從進料口送到出料口。動力來自電機，電機轉動的位置及速度由可編程控制器控制，計量精度高於活塞泵的計量精度。 電機适於在低速下運行
，當速度加快時，電機的噪聲會明顯加大，其它經濟指标會顯著下降。對於轉速比較高的齒輪泵來說，選用升速結構比較好。我們在粘稠體包裝機上開始採用的是電機直聯齒輪泵的結構，結果聲難以噪聲難以避免，可靠性下降。後來採用直齒輪升速的辦法，降低瞭(le)電機的速度，噪聲得到瞭(le)控制，可靠性也有所提高，計量精度得到瞭(le)保證。 三、電機在供送包裝膜中的應用 在制袋、充填、封口爲一體的包裝機中，要求包裝用塑料薄膜定位定長供給，無論間歇供給還是連續供給，都可以用電機來可靠完成。 1．用於間歇式包裝機 間歇式包裝機使用電機供膜，可靠性可以得到提高。以前的包裝膜供送多採用曲柄連杆機構間歇拉帶方式，結構複雜
，調整困難，特别是當需要更換産品時，不僅調節困難，而且包裝膜浪費很多。採用電機與拉帶滾輪直接連接拉帶，不僅結構得到瞭(le)簡化
，而且調節極爲方便，隻要通過控制面闆上的按鈕就可以實現，這樣既節省瞭(le)調節時間，又節約瞭(le)包裝材料。 在間歇式包裝機中，包裝材料的供送控制可以採用兩種模式：袋長控制模式和色标控制模式。袋長控制模式适用於不帶色标的包裝膜，通過預先設定電機轉速的方法實現，轉空比的設定通過撥碼開關就可以實現。色标模式配備有光電開關，光電開關檢測色标的位置，當檢測到色标時，發出控制開關信号，電機按到信号後，停止轉動，延時一定時間後，再轉動供膜，周而複始，保證按照色标的位置定長供膜。 2．用於連續式包裝機 在連續工包裝機中，電機是連續轉動的，包裝膜被均勻的連續輸送，當改變袋長時，隻需通過撥碼開關就可以實現。 四、電機在橫封中的應用 在連續式包裝機中，橫封是一個很重要的執行機構，也是包裝機中比較複雜的機構之一。特别對於有色檔的包裝膜，其封口和切斷位置要求極其嚴格，爲瞭(le)提高切斷的準確性，人們先後研制瞭(le)偏心鏈輪機構、曲柄導杆機構等，但這些機構都存在著(zhe)調整十分麻煩、可靠性低的缺點。造成這些缺點的主要原因是工藝要求橫封輪定速橫封和定位切斷。 電機直接驅動橫封輪可以實現速度同步。連續式包裝機的供膜輪是連續供膜的，橫封時要求橫封的線速度與薄膜供送的速度同步，以免出現撕裂薄膜和薄膜堆積的情況，由於橫封輪的直徑是恒定的，當改變袋長時，就需要通過改變橫封輪的轉速來改變，但是橫封需要一定的時間，就是說橫封輪與薄膜從接觸到離開需要恒定的時間，否則封口吵嚴。橫封輪每轉一周的總時間與橫封所需要的時間都是恒定的，要滿足速度同步的要求
，可以将電機一周内的轉速分成兩部分，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間的要求
。 爲瞭(le)實現良好的封口質量，還可以通過電機對橫封輪實現非衡速的控制模式，就是在橫封的每一點上都實現速度同步，限於篇幅，這裏不再陳述。 電機的特點主要歸於三個方面，一是過載性好。其轉速不受負載大小的影響，不像普通電機，當負載加大時就會出現速度下降的情況，所以電機使用在對速度和位置都有嚴格要求的場合；二是控制方便。電機是以“步”爲單位旋轉的，數字特征比較明顯，這樣就給計算機控制帶來瞭(le)很大的方便，反過來，計算機的出現也爲電機開辟瞭(le)更爲廣闊的使用市場；三是整機結構簡單。傳統的機械速度和位置控制結構比較複雜，調整困難，使用電機後
，使得整機的結構變得簡單和緊湊。 電機在包裝機械中的就用還剛剛開始
，原來許多傳統的機械控制方式都可以用電機來替代，除瞭(le)上面介紹的一些用途外，它還在印刷、灌裝、囊包等方面得到瞭(le)應用，相信在較短的時間内，我國的包裝機械行業定能在電機技術的平台上躍上一個新的水平。