连续式自动包装机控制系统及控制方法

摘要

本发明涉及一种连续式自动包装机控制系统及控制方法，控制系统包括旋转编码器、位置传感器、色标传感器、纵封牵引辊驱动器和系统控制器，功能参数设置通过系统控制器的相应功能轻触按键输入并存入系统的存储器，包装机主电机运行，系统工作、纵封牵引辊启动，纵封牵引辊速度与主电机速度同步，完成包材走纸袋长尺寸、速度操作、商标图案定位等操作，系统自动调节及误差补偿。本发明由于去掉了横封辊偏心轮机构，机械结构合理、控制配置简单、系统操作方便。当制袋长度不同时，只要重新设置相应的长度尺寸即可，包装机其它机构无需做任何调整。本发明适用于连续式自动包装机制袋、光标跟踪、分切过程的控制。

权利要求

1.一种连续式自动包装机控制系统，其特征在于：它包括(1)旋转编码器：用于包装机主机的速度测量及纵封牵引辊行走步长的检测与控制；

(2)位置传感器：用于包装机横封辊封合位置的检测及控制；

(3)色标传感器：用于包装机包装袋色标的检测及商标定位控制；

(4)纵封牵引辊驱动器：由步进电机和步进电机驱动电源组成，与系统控制器配合对纵封牵引辊实现速度及行走步长控制；

(5)系统控制器：包括微处理器芯片、多数字信号输入调理隔离接口电路、多数字信号输出调理隔离接口电路、线性隔离开关稳压电源电路、功能轻触按键及功能参数设置轻触按键、参数设置及系统运行状态显示LCD液晶屏、外壳及相应功能插拔式接线端子；通过系统控制器后面板上的插孔由数据线分别与旋转编码器、位置传感器、色标传感器、纵封牵引辊驱动器相连接，用于功能参数设置，包装机走纸运行信息采集及处理，包装机走纸运行控制系统的输出及处理，以及物料充填、包材封合温度、包材张力、故障信息处理控制。

2.一种用于权利要求1所述的一种连续式自动包装机控制系统的控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：(1)系统控制器上电：系统初始化，准备接收系统测控信息；

(2)功能参数设置：通过系统控制器的相应功能轻触按键输入并存入系统的存储器：

1)包装机制袋参数：

①包材长度尺寸；

②纵封牵引辊步长补偿；

③成品袋袋长误差补偿参数；

2)其它参数：

①物料充填参数；

②包材封合温度参数；

③包材张力参数；

(3)包装机主电机运行：

1)系统工作、纵封牵引辊启动；

①系统计算机按设置参数执行程序操作；

②系统计算机接收被测信息：a.旋转编码器确定主电机速度；

b.位置传感器和设定袋长参数确定纵封牵引辊速度；

2)纵封牵引辊速度与主电机速度同步：①完成包材走纸袋长尺寸操作；

②完成包材走纸速度操作；

③完成包材商标图案定位操作；

④完成物料充填操作；

⑤完成成品袋分切操作；

3)系统自动调节及误差补偿：①系统自动调节：

a.包材走纸袋长尺寸自动调节；

b.包材走纸速度自动调节；

c.成品袋分切位置自动调节；

②系统袋长误差补偿：

a.温度对包材尺寸收缩的影响；

b.纵封牵引辊运行速度对包材尺寸收缩的影响；

c.包材走纸机构阻力对包材尺寸的影响；

d.包材张力对包材尺寸的影响；

说明书

连续式自动包装机控制系统及控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于包装机械控制领域，涉及一种连续式自动包装机控制系统及控制方法，用于连续式自动包装机制袋、光标跟踪、分切过程的控制。

背景技术

[0002] 当前应用于食品、制药、化工、日化等行业连续式自动包装机的制袋封合系统主要由两部分组成，即纵向封合与横向封合机构。纵向封合机构除封合外还兼顾着牵引包装材料和光标定位作用，由于使用包装机厂家的产品包装袋长度规格不同，所以要求包装机应满足不同的袋长尺寸的要求，并且能够调整。通过调整包装机纵封牵引辊的旋转速度实现袋长的要求。在纵封牵引辊的速度调整后，同时还需调整横向封合辊的转速，不然当横向封合时，牵引辊与横封辊转速不同，运行的包装材料会出现起皱和撕裂现象，横封传动采用了偏心不等速机构，通过调整偏心轮偏心量，改变传动轮的回转半径，从而改变了偏心轮外径切点的线速度，以满足横封封合转动速度与牵引速度一致，保证制袋封合要求。这种传动结构，调整麻烦，每改变一种规格就要调整一次。实现控制的方法基本上有两类：其一，定比齿轮传动机构，采用偏心不等速机构。当走纸长度改变时，需要更换牵引机构相应的传动齿轮进行偏差补偿。这种方法在机器调试及维护时，往往需准备很多种不同齿数的齿轮，很不方便，且袋长误差大，也难以削除。目前，这种技术已趋于淘汰。其二，步进电机调整机构，同样采用偏心不等速机构。即利用步进电机驱动包装机的纵封辊进行包装袋的袋长跟终及误差调整。这种方法是当包装袋的袋长改变时，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，且每改变一种规格就要调整一次。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种连续式自动包装机控制系统及控制方法，采用在控制器上设定包装袋的长度尺寸，通过包装机主轴采集完成一个包装成品的速度信息，经制袋控制系统处理后，输出装置驱动包装材料牵引机构，以满足主轴转速和制袋长度尺寸的速度，牵引着包装材料连续不断进入热封合机构，完成包装袋的制作。

[0004] 本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

[0005] 依据本发明提供的一种连续式自动包装机控制系统，它包括： [0006] (1)旋转编码器：用于包装机主机的速度测量及纵封牵引辊行走步长的检测与控制；

[0007] (2)位置传感器：用于包装机横封辊封合位置的检测及控制；

[0008] (3)色标传感器：用于包装机包装袋色标的检测及商标定位控制； [0009] (4)纵封牵引辊驱动器：由步进电机和步进电机驱动电源组成，与系统控制器配合对纵封牵引辊实现速度及行走步长控制；

[0010] (5)系统控制器：包括微处理器芯片、多数字信号输入调理隔离接口电路、多数字信号输出调理隔离接口电路、线性隔离开关稳压电源电路、功能轻触按键及功能参数设置轻触按键、参数设置及系统运行状态显示LCD液晶屏、外壳及相应功能插拔式接线端子；通过系统控制器后面板上的插孔由数据线分别与旋转编码器、位置传感器、色标传感器、纵封牵引辊驱动器相连接，用于功能参数设置，包装机走纸运行信息采集及处理，包装机走纸运行控制系统的输出及处理，以及物料充填、包材封合温度、包材张力、故障信息处理控制。 [0011] 一种连续式自动包装机控制系统的控制方法，它包括以下步骤： [0012] (1)系统控制器上电：系统初始化，准备接收系统测控信息；

[0013] (2)功能参数设置：通过系统控制器的相应功能轻触按键输入并存入系统的存储器：

[0014] 1)包装机制袋参数：

[0015] ①包材长度尺寸；

[0016] ②纵封牵引辊步长补偿；

[0017] ③成品袋袋长误差补偿参数；

[0018] 2)其它参数：

[0019] ①物料充填参数；

[0020] ②包材封合温度参数；

[0021] ③包材张力参数；

[0022] (3)包装机主电机运行：

[0023] 1)系统工作、纵封牵引辊启动；

[0024] ①系统计算机按设置参数执行程序操作；

[0025] ②系统计算机接收被测信息：

[0026] a.旋转编码器确定主电机速度；

[0027] b.位置传感器和设定袋长参数确定纵封牵引辊速度；

[0028] 2)纵封牵引辊速度与主电机速度同步：

[0029] ①完成包材走纸袋长尺寸(mm)操作；

[0030] ②完成包材走纸速度操作；

[0031] ③完成包材商标图案定位操作；

[0032] ④完成物料充填操作；

[0033] ⑤完成成品袋分切操作；

[0034] 3)系统自动调节及误差补偿：

[0035] ①系统自动调节：

[0036] a.包材走纸袋长尺寸自动调节；

[0037] b.包材走纸速度自动调节；

[0038] c.成品袋分切位置自动调节；

[0039] ②系统袋长误差补偿：

[0040] a.温度对包材尺寸收缩的影响；

[0041] b.纵封牵引辊运行速度对包材尺寸收缩的影响；

[0042] c.包材走纸机构阻力对包材尺寸的影响；

[0043] d.包材张力对包材尺寸的影响。

[0044] 本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益的效果。

[0045] 本发明由于去掉了横封辊偏心轮机构，即由纵封牵引辊传动机构和横封切刀辊传动机构，实现了连续式全自动包装机制袋、商标图案定位及分切的功能要求，机械传动机构设计更为合理、更为简单、更为方便。机械传动部件减少，降低设备成本。设备的安装、调试方便快捷，不存在安装、调试横封辊偏心轮的问题，不存在每改变一种规格就要调整一次的问题，具有功能完善、性能可靠、操作方便的控制系统配置，提高了全自动包装机的自动化生产水平，开创了连续式全自动包装机机械传动机构设计的新纪元，降低了连续式全自动包装机的整机生产成本，提高了包装产品合格率，保证连续式全自动包装机及其生产产品综合质量。

[0046] 总之，本发明机械结构合理、控制配置简单、系统操作方便。当制袋长度不同时，只要重新设置相应的长度尺寸即可，包装机其它机构无需做任何调整。

[0047] 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

[0048] 图1是本发明的系统控制器结构示意图；

[0049] 图2是本发明的系统控制器后面板系统接线示意图；

[0050] 图3是本发明的系统配置结构框图；

[0051] 图4是本发明的系统控制器工作原理框图；

[0052] 图5是本发明的系统控制器工作流程图。

[0053] 图中：1.壳体 2.前面板 3.液晶显示器 4.功能轻触按键 5、后面板 6、接线端子 具体实施方式

[0054] 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。

[0055] 请参见图1～5，一种连续式自动包装机控制系统，它包括：

[0056] (1)旋转编码器—由红外光电开和旋转码盘组成。通过与计算机接口实现包装机主机的速度测量及纵封牵引辊行走步长的检测与控制。

[0057] (2)位置传感器—采用电感式接近开关。通过与计算机接口实现包装机横封辊封合位置的检测及控制。

[0058] (3)色标传感器--采用光电开关。通过与计算机接口实现包装机包装袋色标的检测及商标定位控制。

[0059] (4)纵封牵引辊驱动器—由步进电机和步进电机驱动电源组成。与系统控制器配合对纵封牵引辊实现速度及行走步长控制。

[0060] (5)系统控制器—全自动包装机的核心控制部件

[0061] 1)基本构成

[0062] ①微处理器芯片(mage128)；

[0063] ②多数字信号输入调理隔离接口电路(比较器、光电耦合器)； [0064] ③多数字信号输出调理隔离接口电路(光电耦合器、功率驱动器)； [0065] ④线性隔离开关稳压电源电路；

[0066] ⑤功能轻触按键及功能参数设置轻触按键4装在壳体前面板2上； [0067] ⑥参数设置及系统运行状态显示的液晶显示器3(LCD液晶屏)装在壳体前面板2上；

[0068] ⑦专用仪表塑料外壳体1及壳体后面板5相应功能插拔式接线端子6。 [0069] 2)基本功能

[0070] ①功能参数设置(袋长、补偿、纵封牵引辊步数、最小袋长、预置数等)； [0071] ②包装机走纸运行信息采集及处理；

[0072] ③包装机走纸运行控制系统的输出及处理。

[0073] 3)其它功能

[0074] ①物料充填(计量、速度、起动等信息采集及控制)；

[0075] ②包材封合温度(横、纵封加热棒温度信息采集及控制)；

[0076] ③包材张力(包材走纸运行中张力信息采集及控制)；

[0077] ④故障信息处理(无纸停机、横、纵封加热棒断路故障停机等)。说明：横、纵封温度、包材张力等检测与控制一般由相应摸块和系统控制器配合实现。

[0078] 一种连续式自动包装机控制系统的控制方法，它包括以下步骤： [0079] (1)系统控制器上电：系统初始化，准备接收系统测控信息；

[0080] (2)功能参数设置；通过系统控制器壳体1的前面板2上的相应功能轻触按键4输入并存入系统的存储器，由液晶显示器3显示数据。

[0081] 1)包装机制袋参数

[0082] ①包材长度尺寸(mm)

[0083] ②纵封牵引辊步长补偿

[0084] ③成品袋袋长误差补偿参数(mm)注：该参数一般由袋长误差结果决定 [0085] 2)其它参数：

[0086] ①物料充填参数

[0087] ②包材封合温度参数

[0088] ③包材张力参数

[0089] (3)包装机主电机运行：

[0090] 1)系统工作、纵封牵引辊启动

[0091] ①系统计算机按设置参数执行程序操作

[0092] ②系统计算机接收被测信息

[0093] a.旋转编码器确定主电机速度

[0094] b.位置传感器和设定袋长参数确定纵封牵引辊速度

[0095] 注：两速度要满足制袋尺寸(mm)要求

[0096] 2)纵封牵引辊速度与主电机速度同步(横封分切点)

[0097] ①完成包材走纸袋长尺寸(mm)操作

[0098] ②完成包材走纸速度操作

[0099] ③完成包材商标图案定位操作

[0100] ④完成物料充填操作

[0101] ⑤完成成品袋分切操作

[0102] 注：各项操作均为根据本发明原理、系统参数、相应算法、环境条件等因素实现 [0103] 3)系统自动调节及误差补偿

[0104] ①系统自动调节

[0105] a.包材走纸袋长尺寸自动调节

[0106] b.包材走纸速度自动调节

[0107] c.成品袋分切位置自动调节

[0108] 注：各种自动调节均为根据本发明原理、系统参数、相应算法、环境条件等因素实现

[0109] ②系统袋长误差补偿

[0110] a.温度对包材尺寸收缩的影响

[0111] b.纵封牵引辊运行速度对包材尺寸收缩的影响

[0112] c.包材走纸机构阻力对包材尺寸的影响

[0113] d.包材张力对包材尺寸的影响

[0114] 说明：袋长误差补偿需根据误差大小对系统控制器设置补偿参数(mm)，实现袋长误差的有效补偿。

[0115] 工作原理：

[0116] 本发明专利的方法原理是将包装机的横封辊偏心轮机构去掉，使横封辊处于恒转速转动。

[0117] a.首先，系统控制器由旋转编码器度对系统主电机(即为横封辊)的旋转速度进行检测。

[0118] b.根据袋长设置参数、光电检测参数、误差补偿参数等，计算机按一定控制算法输出相应信号，驱使纵封牵引辊的转速按要求旋转变化，并保证纵封牵引辊速度与横封辊在封合时的速度同步。有效避免运行的包装材料会出现起皱或撕裂现象以满足袋长、商标图案定位及分切的精度要求。

[0119] c.当制袋长度尺寸及袋长规格改变时，不需调整偏心轮偏心量，改变传动轮的回转半径，而只需通过控制器的按键改变袋长的设定参数，其它机构不需做任何调整就完成了袋长规格的变化。