CN101104445B - 采用了控制电机的横封器控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用了控制电机的横封器控制方法，装置包括与横封辊依次连接的控制电机、放大器和微机控制器。控制方法包括以下步骤：接通电源后，先通过横封器上的开关信号，初始化横封辊零角度定位；通过由键盘和显示器组成的微机人机对话界面输入封合袋长L值，微机控制器的CPU按照下列公式计算出横封辊在一个周期360度内不等速旋转时的瞬时角速度ω；将上述得到的数值ω换算成脉冲值后发送给放大器；控制电机接收来自于放大器的角位移信号，从而实现控制电机的不等速旋转；由控制电机带动横封辊实现不等速旋转。本发明简化了包装机的机械结构，调整简便易行，并可以在开机状态下改变包装袋的尺寸，节省包装材料，提高了包装机的的工作效率。

Description

采用了控制电机的横封器控制方法

技术领域

本发明涉及一种包装机的控制方法，尤其涉及一种立式包装机中横封器的控制方法。

背景技术

目前，连续立式包装机大多采用的是回转型横封辊，通常横封辊的半径是固定不变的，因此需采用不等速运动机构(如偏心链轮机构)来带动，以适当调节其封合线速度来满足热封的要求。如图1-1、图1-2和图1-3所示的一种连续立式袋装机中横封器的现有工艺技术要求是：热封时，热封头与连续运动着的袋筒必须具有同步的线速度，由于热封头的半径固定不变，往往采用不等速运动机构的偏心链轮机构10来带动，以适应调节其封合线速度，满足热封要求。所述偏心链轮机构10由两只相同齿数的主、从动链轮4和一只张紧轮5，及绕在上述各链轮上的套筒滚子链3构成，其中，偏心的主动链轮2由分配轴带动匀速回转，其偏心距H可借手轮进行调整。如图1-2所示，在偏心设置的主动链轮2的作用下，从动链轮4绕定轴作不等速回转，并经中间传动装置带动横封器的热封头(即横封辊6)实现不等速回转。当需要改变被封包装袋的尺寸时，则需要停下机器，反复调整手轮1，通过改变主动链轮2的偏心距H以适应被封包装袋尺寸的变化。上述现有技术由于采用的是偏心链轮机构，调整偏心距时，要求操作者具有较高的技术水平，而且还需要花费一定的工时，给生产带来了不便，并且在反复调整过程中会造成包装材料的浪费。

另外，公开号是CN1344661，其公开日是2002年4月17日的中国发明专利申请中公开了一种涉及控制包装机纵横封辊封合运动关系的方法和设备。该方法是使包装机在制袋的过程中横封辊和纵封辊均以变化的速度运动。其横封辊的变速运动是依靠链轮传动副中具有固定偏心量Δ的偏心链轮产生，并应用步进电机产生纵封辊的变速。即：在已知包装机制袋长度范围、横封辊的直径、横封辊上的封道宽度和数量、偏心链轮的直径后，确定链轮传动副中可选择替换的偏心链轮的数量和每个替换偏心链轮的偏心量Δ数值的方法；和在已知制袋袋长L、横封辊的运动周期T和依据袋长L选定的偏心链轮的偏心量Δ后，计算纵封辊的速度曲线V_V1与V_V2的方法。以及使用该方法的控制设备，其表现为：横封辊的运动是靠电机通过皮带调速传动副、减速器、主动链轮、轴上的被动链轮、齿轮进行驱动的；纵封辊的运动是靠步进电机按照单片机发送的运动指令通过齿轮驱动的；键盘用于向单片机输入制袋袋长和被动链轮的特征识别号；霍尔器件从横封运动系统中采集横封辊的位置运动信号并传送到单片机；利用单片机对采集到的数据和信号进行处理和运算并向步进电机发送指令使纵封辊以变化的速度运动。该控制方法和设备中横封辊的变速仍然是依靠链轮传动副产生的，其结构复杂，根据偏心量Δ的划分，需要配备多个不同偏心量的被动偏心链轮，调整偏心量时，需要根据制袋长度选择合适的被动偏心链轮，然后将主动链轮到与相应被动链轮对应的位置上，从而完成指定袋长下链轮传动副的调整。由此看出，调整偏心量Δ不但需要停机调整，而且调整过程繁琐，需要花费一定的工时，给生产带来了不便。

发明内容

为了消除上述现有技术中所存在的弊端，本发明提供一种采用控制电机的横封器控制方法，即利用控制电机实现横封辊的变速运动，这样不仅简化了包装机的机械结构，而且还使得包装机的调整操作简便易行，可以在开机状态下，任意改变包装袋的尺寸，节省了时间和包装材料，提高了包装机的的工作效率。

本发明中采用了控制电机的横封器的控制方法予以实现的技术方案是：该控制方法所采用的控制装置包括与横封器上的横封辊依次连接的控制电机、放大器和微机控制器；该控制方法包括以下步骤：

首先，接通电源后，先通过横封器上的开关信号，初始化横封辊零角度定位；

然后，通过由键盘和显示器组成的微机人机对话界面输入封合袋长L值，微机控制器的CPU按照下列公式计算出横封辊在一个周期360度内不等速旋转时的瞬时角速度：

$\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_0[1+(\mathrm{e\α}\sin \mathrm{\θ}/R\sqrt{e^2+{\mathrm{\α}}^2-2\mathrm{e\α}\sin \mathrm{\θ}})]---\left(1\right)$

上述公式(1)中：ω表示横封辊的瞬时线速度，ω₀表示包装纸带的角速度，R表示横封辊的半径，α表示偏心系数，θ表示横封辊的转角，e表示偏心距，其计算公式为：

e＝|1-L/L_P|·R                                      (2)

上述公式(2)中：L_P表示平均袋长，L_P＝(L_max+L_min)/2，L表示封合袋长，R表示横封辊的半径，L_max表示横封的最大袋长，L_min表示横封的最小袋长；

将上述得到的数值V换算成脉冲值后发送给放大器；

控制电机接收来自于放大器的角位移信号，从而实现控制电机的不等速旋转；

最终，由控制电机带动横封辊实现不等速旋转，至此，完成一个控制周期。

与现有技术相比，本发明采用了控制电机的横封器控制方法的有益效果是：由于在连续立式包装机中采用了控制电机控制横封辊的不等速旋转，可以针对包装袋尺寸(封合袋长)的不同，通过微机控制器即可方便、快速地调整横封辊的运动状态，以满足不同尺寸包装袋热封工艺的需要。本发明克服了现有技术中在调试过程中出现的材料浪费的现象，从而降低了包装工序的生产成本。

附图说明

图1-1是现有技术立式包装机产生不等速运动所应用偏心轮结构的端向示意图；

图1-2是如图1-1中所示交流电机及偏心轮的局部放大图；

图1-3是如图1-1所示立式包装机结构的轴向示意图；

图2-1是本发明横封器控制装置结构方框图；

图2-2是本发明横封器控制方法的流程图；

图2-3是采用本发明横封器控制方法得出的速度曲线图；

图3-1是利用本发明控制装置的连续立式包装机结构的示意图；

图3-2是如图3-1中所示横封辊与包装纸带的位置示意图。

下面是本发明说明书附图中附图标记的说明：

1——手轮                                2——偏心链轮

3——套筒滚子链                          4——从动链轮

5——张紧轮                              6、13——横封辊

10——偏心链轮机构                       11——控制电机

12——从动轮                             14——微机控制器

15——放大器                             16——包装纸带

20——变速机构                           A——偏心距最大时的ω曲线

B——小于最大偏心距时的ω曲线            C——包装纸袋的角速度ω₀曲线

R——横封回转半径                        α——偏心系数

L—封合袋长                              L_P——平均封合袋长

L_max——最大封合袋长                     L_min——最小封合袋长

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细地描述。

本发明采用了控制电机的横封器控制装置应用于连续立式包装机的结构如图2-2、图3-1和图3-2所示，该连续立式包装机的变速系统包括了本发明采用了控制电机的横封器控制装置的变速机构20，本发明采用了控制电机的横封器控制装置包括与横封器上的横封辊13依次连接的控制电机11、放大器15和微机控制器14。其中，所述微机控制器14包括分别与CPU 142连接的键盘141和显示器143。所述控制电机14可以采用伺服电机、步进电机或角位移电机。为了达到预期的速度，通常在所述控制电机11的输出端与横封辊之间设置有减速器，本实施例中的减速器是由齿轮减速机构，当然，该减速器也可以采用其他结构形式，在具体实施中不受限制。本实施例中包装机横封器的横封辊13由减速器的从动轮12带动，包装纸袋16由牵引机构牵引作匀速运动。

采用上述控制装置的控制方法如图2-1的流程图所示，包括以下步骤：

首先，接通电源后，先通过横封器上的开关信号，初始化横封辊13零角度定位，如步骤201所示；

然后，通过由键盘141和显示器143组成的微机人机对话界面输入封合袋长L值；微机控制器14的CPU 142按照下列公式计算出横封辊13在一个周期360度内不等速旋转时的瞬时角速度ω： $\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_0(1+(\mathrm{e\α}\sin \mathrm{\θ}/R\sqrt{e^2+{\mathrm{\α}}^2-2\mathrm{e\α}\sin \mathrm{\θ}}\left)\right);$ 其中：ω表示横封辊13的瞬时角速度，ω₀表示包装纸带16的角速度，R表示横封辊13的半径，α表示偏心系数，θ表示横封辊13的转角，e表示偏心距，其计算公式为：e＝|1-L/L_P|·R；其中：L_P表示平均袋长，L_P＝(L_max+L_min)/2，L表示封合袋长，R表示横封辊的半径，L_max表示横封的最大袋长，L_min表示横封的最小袋长，如步骤202所示；

将上述得到的数值ω换算成脉冲值后发送给放大器15，如步骤203所示；

控制电机11接收来自于放大器15的角位移信号，从而实现控制电机11的不等速旋转，如步骤204所示；

最终，如步骤205所示，由控制电机11带动横封辊13实现不等速旋转，如图2-3所示采用上述控制装置，按照上述控制方法得出的速度曲线图，图中的A曲线为偏心距最大时的ω曲线，B为小于最大偏心距时的ω曲线，C曲线为包装纸袋的角速度ω₀曲线，至此，完成一个360度的控制周期。

综上所述，本发明控制方法的实质是根据纸袋的封合长度计算出横封辊13的瞬时转速，来调控横封辊13的控制电机11的转速，使横封器闭合时的线速度同步于包装纸带的线速度；横封器分离后实现回转，从而完成一个360度控制周期。

包装机工作时，横封器13封合的线速度与连续运动的纸袋速度必须具有同步的线速度。在限定的袋长范围内，规格偏大的扁平袋(L＞L_P)所需的横封速度可取W_f≈W_max；而规格偏小时(L＜L_P)所需的横封速度为W_f≈W_min。

尽管结合附图对本发明进行了上述描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之列。

Claims (1)

1.一种采用控制电机的横封器控制方法，其特征在于，该控制方法所采用的控制装置包括与横封器上的横封辊依次连接的控制电机、放大器和微机控制器；该控制方法包括以下步骤：

首先，接通电源后，先通过横封器上的开关信号，初始化横封辊零角度定位；

然后，通过由键盘和显示器组成的微机人机对话界面输入封合袋长L值，微机控制器的CPU按照下列公式计算出横封辊在一个周期360度内不等速旋转时的瞬时角速度ω：

$\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_0(1+(\mathrm{e\α}\sin \mathrm{\θ}/R\sqrt{e^2+{\mathrm{\α}}^2-2\mathrm{e\α}\sin \mathrm{\θ}}))---\left(1\right)$

上述公式(1)中：ω表示横封辊的瞬时角速度，ω₀表示包装纸带的角速度，R表示横封辊的半径，α表示偏心系数，θ表示横封辊的转角，e表示偏心距，其计算公式为：

e＝|1-L/L_P|·R                                         (2)

上述公式(2)中：L_P表示平均袋长，L_P＝(L_max+L_min)/2，L表示封合袋长，R表示横封辊的半径，L_max表示横封的最大袋长，L_min表示横封的最小袋长；

将上述得到的数值ω换算成脉冲值后发送给放大器；

控制电机接收来自于放大器的角位移信号，从而实现控制电机的不等速旋转；

最终，由控制电机带动横封辊实现不等速旋转，至此，完成一个控制周期。

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