[发明专利]连续式包装机纵封牵引和横封驱动控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于包装机械领域，涉及一种连续式包装机纵封牵引和横封驱动控制系统及其控制方法。 

背景技术

连续式全自动包装机是世界包装机行业的一大主流，与间歇式全自动包装机相比，具有物料包装速度快、效率高的特点，故而广泛使用。且由全自动包装机生产过程三要素(制袋、充填、封合)可知：其中制袋、封合两过程的工作性能直接关系到物料包装袋的产品质量。故目前国内外连续式包装机技术控制方式基于以下几种模式： 

1、纵封牵引差动调整、横封不等速(偏心轮)机构(该机构仍在包装机产品上配套使用) 

1)基本原理： 

该原理在结构上纵封牵引、横封驱动均采用机械传动结构。在运动原理上物料包装袋的袋长由主轴上的定长传动齿轮齿数决定，且包装袋的擁袋、岑袋现象通过改变定长齿轮齿数来解决，而运行过程中出现的袋长误差则需由差动调整机构中的伺服电机增速(袋短需增速)和减速(袋长需减速)解决，除此之外包装袋的袋长控制器性能也决定了包装袋袋长与商标跟踪精度。横封驱动则采用不等速(偏心轮)的机械传动结构且其运动规律是要保证横封旋转的线速度与纵封牵引速度在封口处瞬时一致。 

2)存在的问题： 

①基于机械传动部件加工误差、装配和调试技术熟练程度、加之袋长控 制器性能因素等综合原因导致包装袋的擁袋、岑袋现象在一定程度上很难克服； 

②当走纸长度出现偏差时，需要更换相应的传动齿轮进行偏差调整，且调整范围有限； 

③当袋长误差较大时，基于机械传动配合因素，使误差难以消除； 

④当袋长改变时，需要更换相应的传动齿轮齿数和横封不等速(偏心轮)传动机构的传动比，且袋长范围有限(常规包装设备的袋长范围为55～110mm)； 

⑤纵封牵引差动调整、横封不等速(偏心轮)机械结构，该机械部件占据整机部件的70％和整机空间的60％，由此增加是装配和调试成本，以及整机的生产周期； 

⑥主机速度决定了整机包装速度，现包装机整机包装仅为100袋/分。 

2、纵封步进电机牵引、横封不等速(偏心轮)机构(该机构为包装机产品上使用主流结构) 

1)基本原理： 

该原理在结构上纵封牵引采用步进电机直接驱动，横封驱动仍采用横封不等速(偏心轮)机械传动结构。在运动原理上物料包装袋的袋长由拉袋控制器设置，并通过调整横封不等速偏心轮的偏心量与设定的袋长参数相对应，以保证横封旋转的线速度纵与封牵引速度在封口处瞬时一致。在运行过程中，当袋长和商标跟踪精度出现偏差时，即可通过拉袋控制器根据误差大小实施参数设置与偏差补偿。 

2)存在的问题： 

①袋长改变时，要通过对控制器的袋长参数进行调整，同时还要通过调整偏心轮偏心量，保证制袋封合要求，故调整麻烦、且每改变一次袋长规格就要调整一次，同样给用户操作、使用带来不便； 

②常规包装设备的袋长范围仍控制为55～110mm； 

③袋长和商标跟踪精度的最佳效果为±1mm，不能满足高标准包装袋的袋型精度要求。 

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，提供一种连续式包装机纵封牵引和横封驱动控制系统及其控制方法，纵封牵引采用步进电机驱动，横封辊采用伺服电机直接驱动，使用嵌入式控制理论控制方法实现原包装机机械传动结构的运动规律，进而省掉占很大成本的机械部件，节约装配和调试成本和缩短整机的生产周期，极大提高包装机的自动化生产水平，同时改善和扩展包装袋长宽度的适用范围，如干燥剂包装袋长-30mm，欧式奶茶包装袋长-500mm。提高包装机包装速度，目前连续式全自动包装机的包装速度为110袋/分，本发明的包装速度应大于或等于200袋/分。 

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连续式包装机纵封牵引和横封驱动控制系统，包括测速传感器、双横封位置检测传感器、色标检测传感器、下料启动传感器、无纸信号传感器和系统控制器，所述的系统控制器包括对纵封牵引机构、横封驱动机构的系统控制，其中：

(1)纵封牵引机构的系统控制包括主机速度、横封位置、光电跟标数据速度检测及接口电路、微处理器和脉冲输出功率驱动接口电路，由系统控制器采集主机速度、位置、光电信号，并按设置袋长参数输出脉冲给步进电机驱动电源相应步数和速度信号，步进电机驱动电源驱动步进电机，驱动纵封牵引机构的纵封辊按要求旋转，实现包装袋定长和商标跟综；