CN102658886A - 间歇式包装机粉剂物料下料传动系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种间歇式包装机粉剂物料下料传动系统及其控制方法，粉剂物料下料传动系统包括粉剂物料搅拌传动机构、下料充填传动机构、下料驱动步进电机、下料步进电机驱动器。本发明下料充填传动机构采用下料充储泵，极大缩短了下料充填时间，提高了整机包装速度，粉剂物料搅拌传动机构能有效保证粉剂物料料仓内粉剂物料的松散度，系统控制器完成拉袋走纸和横纵封封合操作，会自动驱动下料充储泵将已储备好的粉剂物料执行下料充填操作，在其操作过程中，下料充储泵中的粉剂物料储料仓又储备了下一袋需要的粉剂物料。以此循环，极大缩短下料充填执行时间，有效提高下料充填速度。

Description

间歇式包装机粉剂物料下料传动系统及其控制方法

技术领域

本发明属于包装机械领域，涉及一种间歇式包装机粉剂物料下料传动系统及其控制方法。

背景技术

国内上料机的技术现状:间歇式全自动包装机是世界包装机行业的一大主流，与连续式全自动包装机相比，具有物料包装成品袋成形效果好、机械结构简单、安装维护成本低的特点，故而广泛使用，特别是制药行业。目前间歇式包装机以包装物料分类，分为颗粒包装机、粉剂包装机和酱类包装机三大类，而粉剂物料包装机的市场份额无论药品、食品包装均占很大一部分，如制药行业的药粉冲剂、食品行业的奶粉、豆奶粉等。其间歇式全自动包装机基于整机机械结构动作原理及传统下料充填方式等因素限制整机运行速度，并导致整机运行时噪音极大。故整机运行速度只能到60袋/min；间歇式包装机粉剂物料下料机构的下料与主机机械传动结构有关。目前粉剂物料下料装置一般是由步进电机直接驱动一螺杆（采用容积法），并由步进电机运行的步长和速度决定粉剂包装的计量和下料时间；同时根据包装计量范围来确定螺杆的加工直径和螺距尺寸；且还需在下料料斗内配置合适的搅拌装置，保证料斗内粉剂物料松散度；故下料充填时间与下料充填螺杆的旋转过程有关，缩短下料充填时间是解决间歇式包装机整机包装速度的关键。间歇式包装机设备一般采用380VAC供电，且整机功率又很大。诸多因素抑制了间歇式全自动包装机的发展。故目前国内外间歇式包装机下料充填方式基于以下模式。1.基本下料充填模式1）基本组成:它由步进电机、搅拌电机、料斗、搅拌扇叶、推料螺杆、出料套筒组成。2）基本原理:系统上电，搅拌电机工作，将料斗内物料搅松；故此在下料信号作用下，系统控制器按设置参数（步进电机的步长和速度）给步进电机驱动电源提供相应脉冲信息，驱使步进电机驱动推料螺杆按要求执行粉剂物料下料充填操作。2.存在问题1）推料螺杆下料方式与粉剂物料性质有关:粉剂物料包括药粉和各种食品粉，且每种粉的物理性质各不相同，其中粘稠度、比重度、松散度、流动性均直接影响到下料效果，无法保证拉袋内物料的松散度。如比重和粘稠度均比较大的油茶面、油性比较大的黑芝麻糊、比重比较小的藕粉等成为螺杆推料方式的障碍，也是目前这种下料充填方式难以解决的问题。2）推料螺杆下料方式与搅拌运动方式有关:粉剂物料的搅拌运动环节直接关系到粉剂物料的下料效果一是搅拌电机的功率，功率小，搅拌扇叶旋转力不够，功率大，机构尺寸安装空间受限制；二是搅拌电机的驱动方式，无法保证粉剂物料在料仓内松散度，进而针对粘稠度比较大、油性比较大、比重比较高的更难易保证下料充填效果。

3）推料螺杆下料充填速度与螺杆旋转运动方式有关:螺杆旋转过程取决于步进电机旋转步长和旋转速度，如推料40g粉剂物料，一般30mm直径螺杆需旋转4-5圈，大约运行1S,目前间歇式包装机包装速度只能满足60袋/min的速度要求。故此包装速度慢是间歇式包装机重要因素。4）粉剂物料串粉现象影响下料充填传动机构:粉剂物料串粉现象是粉剂包装机普遍存在的，即包装机在下料充填过程中外界向料斗中的砸料、搅拌扇叶旋转工作、螺杆推料过程均会导致粉尘通过相关链接器进入步进电机、搅拌电机的传动轴环节，基于环境温度、潮湿、吸附因素，直接影响相关环节的传动机构（步进电机不旋转和搅拌电机不工作）。严重时会损坏电机（步进电机和搅拌电机）及传动齿轮。5）粉剂物料下料充填机械结构复杂、驱动功率大:粉剂物料下料充填机械结构包括料斗、大力矩的步进电机、大功率搅拌机构、螺杆旋转运动机构等均带来高成本下料充填传动机构，复杂的安装与调试过程及极大能耗。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种间歇式包装机粉剂物料下料传动系统及其控制方法，下料充填传动机构采用下料充储泵，极大缩短了下料充填时间，提高了整机包装速度，粉剂物料搅拌传动机构能有效保证粉剂物料料仓内粉剂物料的松散度，系统控制器完成拉袋走纸和横纵封封合操作，会自动驱动下料充储泵将已储备好的粉剂物料执行下料充填操作，在其操作过程中，下料充储泵中的粉剂物料储料仓又储备了下一袋需要的粉剂物料。以此循环，极大缩短下料充填执行时间，有效提高下料充填速度。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

依据本发明提供的一种间歇式包装机粉剂物料下料传动系统，包括粉剂物料搅拌传动机构、下料充填传动机构、下料驱动步进电机、下料步进电机驱动器，所述的粉剂物料搅拌传动机构包括搅拌电机、搅拌电机轴、粉剂物料搅拌扇叶，搅拌电机通过搅拌电机轴与粉剂物料料仓内的粉剂物料搅拌扇叶连接；下料充填传动机构包括下料充储泵,下料充储泵装在粉剂物料料仓下，下料充储泵内设有粉剂物料储料仓和下料充储泵出料口，下料充储泵的粉剂物料储料仓与粉剂物料料仓连通，下料充储泵出料口连接于粉剂物料出料口，下料步进电机驱动轴与下料充储泵连接。

一种间歇式包装机粉剂物料下料传动系统的控制方法，所述的控制方法包括以下步骤：

（1）下料充填传动机构：

1)系统上电，系统控制器、下料步进电机驱动电源、下料驱动步进电机、搅拌电机均带电；系统控制器首先寻找下料充储泵的下料起始基准位置即下料充储泵出料口全开位置，并准备下料充储泵的下料操作；

2)系统控制器在启动信号作用下，系统控制器按设置参数执行拉袋操作；拉袋操作结束，而执行包装袋的纵封和横封的封合操作；封合操作结束，系统控制器按设置参数自动执行下料充储泵旋转的步长和速度驱动，进而将粉剂物料由下料充储泵出料口送至粉剂物料出口，完成下料充填操作；

3)下料充填操作结束，系统控制器自动执行新的拉袋、封合、下料充填操作，以此循环，自动完成间歇式包装机拉袋、封合、下料充填的生产过程;

（2）粉剂物料搅拌传动机构：

1)系统上电，搅拌电机带电并处于工作状态;

2)与搅拌电机轴相连粉剂物料搅拌扇叶作顺时针旋转运动，且设备系统上电，搅拌始终处于工作状态，保证粉剂物料的搅拌效果，奠定粉剂物料下料充填条件。

本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果：

由于本发明的下料充填传动机构采用下料充储泵，极大缩短了下料充填

时间，提高了整机包装速度，粉剂物料搅拌传动机构能有效保证粉剂物料料仓内粉剂物料的松散度，包括一些特除性质的物料如油茶面、黑芝麻糊、藕粉等，粉剂下料充填机构选用小功率（NM）步进电机，降低下料充填驱动机构的配套成本及系统功耗。本发明各环节机械部件的机床部件加工标准保证了机械部件的机构精度和机械传动过程效率及极大降低机械运动噪音。本发明保证间歇式包装机包装计量在500g内可定义，具有足够宽的包装容量。

本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1为本发明传动系统的主视结构示意图；

图2为本发明传动系统的左视结构示意图。

其中：1、下料步进电机驱动轴2、下料充储泵3、粉剂物料储料仓        4、下料充储泵出料口5、粉剂物料出料口6、粉剂物料搅拌扇叶7、搅拌电机轴8、粉剂物料料仓9、搅拌电机10、下料驱动步进电机。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1～2所示的一种间歇式包装机粉剂物料下料传动系统，包括粉剂物料搅拌传动机构、下料充填传动机构、下料驱动步进电机、下料步进电机驱动器，所述的粉剂物料搅拌传动机构包括搅拌电机、搅拌电机轴、粉剂物料搅拌扇叶，搅拌电机9通过搅拌电机轴7与粉剂物料料仓8内的粉剂物料搅拌扇叶6连接；下料充填传动机构包括下料充储泵,下料充储泵2装在粉剂物料料仓下，下料充储泵2内设有粉剂物料储料仓3和下料充储泵出料口4，下料充储泵2的粉剂物料储料仓3与粉剂物料料仓8连通，下料充储泵出料口4连接于粉剂物料出料口5，下料步进电机驱动轴1与下料充储泵2连接，并驱动下料充储泵旋转,下料驱动步进电机受控于下料步进电机驱动器和系统控制器。

一种间歇式包装机粉剂物料下料传动系统的控制方法，系统上电，物料搅拌电机工作；包装机完成拉袋走纸、纵封和横封封合操作结束，系统控制器按设置的参数即下料驱动步进电机运动角位移和速度自动驱动下料充储泵运动，完成下料充填操作，具体包括以下步骤：

（1）下料充填传动机构：

1)系统上电，系统控制器、下料步进电机驱动电源、下料驱动步进电机、搅拌电机均带电；系统控制器首先寻找下料充储泵的下料起始基准位置即下料充储泵出料口全开位置，并准备下料充储泵的下料操作；

2)系统控制器在启动信号作用下，系统控制器按设置参数执行拉袋操作；拉袋操作结束，而执行包装袋的纵封和横封的封合操作；封合操作结束，系统控制器按设置参数自动执行下料充储泵旋转的步长和速度驱动，进而将粉剂物料由下料充储泵出料口送至粉剂物料出口，完成下料充填操作；

3)下料充填操作结束，系统控制器自动执行新的拉袋、封合、下料充填操作，以此循环，自动完成间歇式包装机拉袋、封合、下料充填的生产过程;

（2）粉剂物料搅拌传动机构：

1)系统上电，搅拌电机带电并处于工作状态;

2)与搅拌电机轴相连粉剂物料搅拌扇叶作顺时针旋转运动，且设备系统上电，搅拌始终处于工作状态，保证粉剂物料的搅拌效果，奠定粉剂物料下料充填条件。

本发明的工作原理：

    间歇式全自动包装机生产过程的三要素包括制袋、封合、充填环节，缩短下料充填时间，提高下料充填速度是本发明的重要解决要素。

1.  系统上电准备

系统上电后，系统控制器、拉袋走纸步进电机驱动器、横纵封步进电机驱

动器、下料充填步进电机驱动器、各路功能步进电机及搅拌电机均带电。

2.  下料充填的准备阶段

1)拉袋操作

    在系统拉袋走纸启动信号作用下，系统控制器按设置的袋长参数和速度

参数输出相应的脉冲信息给步进电机驱动器，且使步进电机驱动拉袋走纸传

动机构完成拉袋走纸定长和商标跟踪操作；

  2) 封合操作

拉袋走纸结束，系统控制器快速输出相应步进脉冲信息给横纵封步进电机驱动器，进而使步进电机驱动横封棒和纵封棒且同步打开和闭合；

  3）粉剂物料下料充填的准备

    系统制袋封合结束，粉剂物料料仓、下料充填驱动机构内粉剂物料储料

仓的物料准备就绪；

3.  粉剂物料下料充填阶段

1）电气控制原理

   系统制袋封合结束后，系统控制器依据下料充储泵2所处于的下料基准位

置，会自动按设置的粉剂下料充填信息输出给粉剂下料充填步进电机驱动器

提供步长和速度脉冲，进而使步进电机驱动下料充储泵2执行粉剂物料下料

充填操作。

2）粉剂物料下料充填传动机构工作原理

系统控制器完成拉袋走纸和横纵封封合操作，会自动驱动下料充储泵2

将已储备好的粉剂物料执行下料充填操作，采用下料充储泵2运动原理，即在粉剂物料下料充填过程的同时，下料充储泵2中的粉剂物料储料仓3中又储备了下一袋所需物料，以此循环，极大缩短下料充填执行时间，有效提高下料充填速度。同时在下料充储泵2旋转时在下料充储泵出料口4处依靠自重将粉剂物料从粉剂物料出料口5排出。故而改变粉剂物料螺杆推料的运动原理，该运动原理的结果一是螺杆推料下料时间较长，30-40g粉剂物料（奶粉、藕粉、油茶面）下料时间最快约需1秒；二是粉剂物料螺杆推料推力大小决定于下料驱动步进电机10扭矩的大小，一般配置的下料驱动步进电机均较大（110BC380C电机-9.8NM,110BYG350B电机-18NM,130BYG350A电机-50NM）。本发明下料充填传动（下料充储泵）机构的粉剂下料结果是一30-40g粉剂物料下料只需0.03秒，保证了足够快的下料充填时间；二是驱动下料充储泵的下料驱动步进电机为85BYG3P127(额定扭矩6NM),极大降低下料充填装置的功率。

3）粉剂物料搅拌传动机构工作原理

粉剂物料搅拌传动机构的作用原理一是在粉剂物料料仓8内将粉剂物料

搅松、搅匀，保证粉剂物料的松散度和流动性；二是在搅拌旋转过程中将粉剂物料均匀地刮入粉剂物料料仓3，粉剂物料料仓3内为粉剂物料包装的计量容量。系统上电，搅拌电机9带电，搅拌电机9驱动粉剂物料搅拌扇叶6做旋转运动实现对粉剂物料的搅拌运动操作，保证粉剂物料在粉剂物料料仓8内的松散度及刮入下料充储泵2的粉剂物料储料仓3内粉剂物料的均匀度，同时保证了计量精度。

本发明的测试数据见下表1：

表1

Claims (2)

1.一种间歇式包装机粉剂物料下料传动系统，包括粉剂物料搅拌传动机构、下料充填传动机构、下料驱动步进电机、下料步进电机驱动器，其特征在于：所述的粉剂物料搅拌传动机构包括搅拌电机、搅拌电机轴、粉剂物料搅拌扇叶，搅拌电机通过搅拌电机轴与粉剂物料料仓内的粉剂物料搅拌扇叶连接；下料充填传动机构包括下料充储泵,下料充储泵装在粉剂物料料仓下，下料充储泵内设有粉剂物料储料仓和下料充储泵出料口，下料充储泵的粉剂物料储料仓与粉剂物料料仓连通，下料充储泵出料口连接于粉剂物料出料口，下料步进电机驱动轴与下料充储泵连接。

2.一种用于权利要求1所述的间歇式包装机粉剂物料下料传动系统的控制方法，其特征在于：所述的控制方法包括以下步骤：

（1）下料充填传动机构：

1)系统上电，系统控制器、下料步进电机驱动电源、下料驱动步进电机、搅拌电机均带电；系统控制器首先寻找下料充储泵的下料起始基准位置，下料充储泵出料口全开位置，并准备下料充储泵的下料操作；

2)系统控制器在启动信号作用下，系统控制器按设置参数执行拉袋操作；拉袋操作结束，而执行包装袋的纵封和横封的封合操作；封合操作结束，系统控制器按设置参数自动执行下料充储泵旋转的步长和速度驱动，进而将粉剂物料由下料充储泵出料口送至粉剂物料出口，完成下料充填操作；

3)下料充填操作结束，系统控制器自动执行新的拉袋、封合、下料充填操作，以此循环，自动完成间歇式包装机拉袋、封合、下料充填的生产过程;

（2）粉剂物料搅拌传动机构：

1)系统上电，搅拌电机带电并处于工作状态;

2)与搅拌电机轴相连粉剂物料搅拌扇叶作顺时针旋转运动，且设备系统上电，搅拌始终处于工作状态，保证粉剂物料的搅拌效果，奠定粉剂物料下料充填条件。

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