邱凌霞

塑料袋在人們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見，超市、水果店、蔬菜店等各式各樣的塑料袋被人們所需要。由于塑料袋便于攜帶，塑料袋的市場需求量的增大將會促進塑料袋生產(chǎn)設(shè)備的進步。設(shè)計出一種新的塑料袋加工機械設(shè)備很有必要。

設(shè)計主要要求是在操作簡單下，能夠大量生產(chǎn)并能夠通過對其速度的控制來實現(xiàn)對塑料袋規(guī)格的控制。塑料袋的規(guī)格的控制主要依靠速度來協(xié)調(diào)，分為送料的傳送速度和封口速度。封口速度是由平面四桿機構(gòu)—曲柄滑塊機構(gòu)來控制，曲柄滑塊可以把轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運動，曲柄滑塊的轉(zhuǎn)速由伺服電動機控制；使用一個傳統(tǒng)電動機來控制塑料薄膜的傳送速度，其速度為固定速度，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)封口速度來實現(xiàn)對塑料袋規(guī)格的控制。

伺服電動機曲柄滑塊控制電路速度

1前言

現(xiàn)在塑料袋在人們的生活中已經(jīng)成了不可缺少的東西，在塑料袋整個制作流程中，制袋機或封口機非常重要。

封口機是將充填有包裝物的容器進行封口的機械，在產(chǎn)品裝入包裝容器后，為了是產(chǎn)品得以密封保存，保存產(chǎn)品質(zhì)量，避免產(chǎn)品流失，需要對包裝容器進行封口。

封口機的封口裝置一般分為柔性容器封口裝置、剛性容器封口裝置，塑料薄膜袋及復(fù)合薄膜袋封口裝置屬于柔性容器封口裝置，一般采用在封口處直接加熱并施以機械壓力，使其融合封口。

一般封口機由機架、減速調(diào)速傳動結(jié)構(gòu)、封口機構(gòu)、輸送裝置及電器電子控制系統(tǒng)等部件組成。接通電源，各機構(gòu)開始工作，電熱元件通電后加熱，使上下加熱塊急劇升溫并通控制系統(tǒng)調(diào)整到所需溫度；封刀和切刀開始往復(fù)直線運動給塑料薄膜進行封口；輸送帶送轉(zhuǎn)、并由調(diào)速裝置調(diào)整到所需的速度。

當(dāng)裝有物品的包裝放置在輸送帶上，袋的封口部份被自動送入運轉(zhuǎn)中的兩根封口帶并帶入加熱區(qū)，加熱塊的熱量通過封口帶傳輸?shù)酱姆饪诓糠?，使薄膜受熱熔軟，再由?dǎo)向橡膠帶與輸送帶將封好的包裝袋送出機外，完成封口作業(yè)。封口機的裝置主要是控制速度的裝置，封口的速度及送料的傳送速度，二者速度相配合，才能生產(chǎn)出不同規(guī)格的塑料袋。

2包裝機總體設(shè)計

2.1設(shè)計方案

設(shè)計的主要內(nèi)容是合理的調(diào)節(jié)刀具封口速度，使之與傳送裝置的速度（恒定速度）互相配合能夠制造出不同長短的塑料袋。傳送裝置是由幾個軸組成，前面幾個軸的作用是送料，就是把塑料薄膜送到工作臺上；最后一個軸旋轉(zhuǎn)起收卷作用，同時提供送料速度，因為送料速度是恒定速度且速度較小，因此我選擇了普通電動機來控制最后一個軸的轉(zhuǎn)速。刀具需要作往復(fù)直線運動才能夠循環(huán)的對塑料薄膜進行封口，而能夠達到這個條件的機械系統(tǒng)有：曲柄滑塊機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)?？紤]到結(jié)構(gòu)簡單易懂、制造起來容易、操作更方便等等，我選擇了平面四桿結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用廣泛的、最典型的結(jié)構(gòu)—曲柄滑塊結(jié)構(gòu)，同時我采用了交流伺服電動機代替?zhèn)鹘y(tǒng)電動機來直接控制曲柄的轉(zhuǎn)速，這樣的控制方式減少了一些不必要的損耗和大大減少了傳動環(huán)節(jié)，使之能夠更好地控制其轉(zhuǎn)速，進一步控制刀具運動速度，使產(chǎn)品的規(guī)格更符合需求。還有就是交流伺服驅(qū)動比傳統(tǒng)電動機驅(qū)動相比具有以下特點：

（1）可以實現(xiàn)柔性化和智能化，提高工作性能由于使用CNC控制可任意凋節(jié)的伺服電動機替代了原動機不能調(diào)節(jié)和控制的普通感應(yīng)電動機，因此曲柄滑塊的自動化、智能化程度和工作效率得到了提高，并且可以獲得任意的滑塊特性，擴大了設(shè)備的工藝適應(yīng)性：針對不同的加工工藝，利用相應(yīng)的優(yōu)化曲線，提高機械工作性能。

（2）高精度由于交流伺服電動機采用全封閉數(shù)控系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確地控制滑塊的任意位置。曲柄滑塊機構(gòu)中的滑塊位置精度一般可以達到0.01mm。

（3）傳動環(huán)節(jié)得到簡化，節(jié)能和減少維修伺服電動機驅(qū)動方法中沒有飛輪、離合器環(huán)節(jié)，相應(yīng)減少了維修工作景；能量節(jié)省主要體現(xiàn)在以下幾個方面：由于采用變頻凋速，伺服電動機具有高效率、少損耗的特點；與機械制動和液壓傳動的節(jié)流調(diào)速相比，伺服電機減速時采用電磁制動，可儲存回收制動能量，能量在很大程度上得到節(jié)省。

（4）生產(chǎn)環(huán)境得到改善伺服電機驅(qū)動方式較液壓機而言，完全消除了油液污染，又由十傳動系統(tǒng)較一般機械壓力機簡單，所以減少了傳動和工藝噪聲。

（5）模具壽命和生產(chǎn)率得到提高由于振動減少，模具和設(shè)備的壽命可以得到提高；根據(jù)生產(chǎn)工藝需要，可以方便地調(diào)整滑塊行程，使其在必要的最小行程內(nèi)工作，縮短循環(huán)時間，提高生產(chǎn)效率。

2.2整體結(jié)構(gòu)

如圖2-1所示，塑料薄膜以一恒定速度通過傳送軸，經(jīng)過工作臺時，曲柄滑塊機構(gòu)中的熱切刀和封口刀對其進行封口，熱切刀是為了給人們提供一個便于撕裂塑料袋的裂縫，封口刀則是徹底的把口子封住，兩個刀之間見有一距離的間隔。整體結(jié)構(gòu)可看作是三個部分，第一部分由曲柄滑塊和伺服電動機組成，伺服電動機通過聯(lián)軸器的連接，可以控制曲柄滑塊中曲柄的轉(zhuǎn)速，曲柄的旋轉(zhuǎn)通過連桿使刀具做往復(fù)直線運動，刀具的封口速度就可以隨電動機的轉(zhuǎn)速改變而改變；第二部分是傳送裝置，由5個傳動軸、1個滾筒軸、電動機、減速器組成，普通電動機通過二級減速器給滾筒軸一固定轉(zhuǎn)速，滾筒軸的轉(zhuǎn)動有兩個作用，第一是對塑料袋進行收卷，第二個作用是提供傳送速度；最后一部分是機架，機架起支撐和固定作用。恒定速度與封口速度的關(guān)系為：L=n60v。

式中：L塑料袋的長短，單位m；V傳送的恒定速度，單位m/s；n曲柄的轉(zhuǎn)速，單位r/min。

參考文獻：

[1]諸文俊，鐘發(fā)祥.機械原理及機械設(shè)計.西北大學(xué)出版社，2009.

[2]華大年，志宏.連桿機構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用創(chuàng)新.西北工業(yè)大學(xué)出版社，2005.

[3]任金泉.機械設(shè)計課程設(shè)計.西安交通大學(xué)出版社，2003.

[4]侯書，林海.機械制造基礎(chǔ).北京大學(xué)出版社，2006.

[5]王飛，瑞華.機械設(shè)計.國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

[6]王晶，衛(wèi)軍.機械原理要點與解題.西安交大出版社，2006.