姜鑫

 陜西國防工業職業技術學院機電研究所（西安710300）

摘要結合超市的實際情況設計了立式自動包裝機結構，首先借鑒了現有市場上的主流結構和控制系統，提出了符合超市實際情況的包裝機尺寸和工藝設計，通過PLC控制可以更有效的實現自動化控制，減小人工作業強度。

關鍵詞  散料；食品；包裝機；結構設計：控制

 超市的散料食品區（如糖果、巧克力、水果、西點、黃豆、堅果等區域）的食品在包裝過程中往往需要人工來完成，不僅人工勞動強度高，還占用了大量的勞動時間，尤其是在節假日期間客流量較大時，散料食品的包裝就成為了一項繁重的工作。基于與西安某大型連鎖超市和相關包裝廠家根據該超市特點設計了一種全自動食品包裝機，經過試運行階段發現具有

4個特點。

 1)由于超市經營面積所限，包裝機的結構尺寸不能過大，噪音不能過高，所以該機的結構尺寸為1 800mm×800 mm，占地面積小，整機采用鋁合金材質，重量輕，易拆卸，偏于運輸與安裝。

 2)該立式包裝機適合于膨化食品、蝦條、花生、爆米花、麥片、瓜子、果凍、白糖和食鹽等顆粒狀條、短條狀、粉條狀食品的包裝。

 3)可以采用不同的包裝材料，如PE薄膜、PP、PVC、HDPE、BOPP等各種材料，可以根據不同的食品包裝要求更換外包裝材料。

  4)整機自動化程度非常高，通過加裝控制屏后，操作人員只需要在操作屏界面上點擊相應觸點，設置好加工袋數即可，對操作人員的素質要求不高。

1  結構設計

1.1主機結構

  包裝機的結構如圖1所示。卷筒薄膜在縱封滾輪的牽引下，經導輥進入制袋成型器形成管狀。縱封滾輪在牽引的同時封合紙管對接兩邊緣。隨后由橫封輥閉合實行橫封切斷。同樣，每次橫封動作可同時完成上袋的下口和下袋的上口封合，并切斷分離。物料的充填是在紙管受縱封牽引下行至橫封閉合前完成的。

 由于此包裝具有合理性和科學性，所以很多立式包裝機均采用這種設計方案，并且可以根據要求設計出多種的袋型，也可以更換多種包裝材料，比如黃豆的包裝就可以采用PE薄膜，瓜子的包裝可以采用紙袋，總之可以根據食品的包裝要求及時在設備上調整。

1.2橫封氣缸結構

 如圖2所示為橫封機構，該結構由橫封氣缸、底座和壓緊凸模所組成，當食品進入包裝袋后下行時，根據PLC設定好的下行檢測信號，橫封氣缸伸出，迅速壓緊包裝袋口，及時切斷，這樣包裝好的成品袋便自動掉落在下面的輸送盤架上。為了保證包裝袋不會出現“大鼓肚”的現象，在橫封機構的上側安裝有縱封裝置，如圖1中15所示，該部分不僅完成了塑料薄膜縱向端的封口工作，還可以減少食品自重所引起的膨脹現象。

1.3上料盤結構

 上料盤安裝在包裝機的最上方，即圖1中的結構4，其外形結構如圖3所示，其重要性有兩點。

 1)要保證每個包裝袋內食品的質量是統一的，而這一過程是在上料盤中來完成的，所以上料盤的精確分揀是重要的環節。

 2)由于尺寸和價格因素的限制，不可能在上料盤上加裝自動秤或其它檢測結構。

 所以所設計的上料盤結合實際情況，在轉料盤上開設4個通孔，其作用相當于量杯，首先將帶包裝的食品導入到料筒里（圖3中漏斗形結構），轉料盤開始旋轉，當其中一個轉料盤上的通孔旋轉到與料筒相互重合時，食品由于自重迅速下落，當轉料盤繼續旋轉，轉料盤通孔與料筒分開，直至下一個通孔與料筒重合。可以看出這樣的一種純機械結構設計不僅構造簡單、方便靈活，而且還節省了尺寸、節約了資金。如果想調整食品包裝的質量，只需要調整轉料盤的轉速即可，轉速越高，下落的食品越少，反之轉速越低，物料盤通孔與料筒的重合時間越長，下落的食品也就越多。

1.4整體結構視圖

 為了更加清晰直觀的表現出真個包裝機的結構，采用Solidworks 2012繪制出的該結構總裝圖。從圖4(a)、(b)中可以看出包裝機前部的結構組成，圖4 (c)中可以看出背部的卷筒、薄膜、導輥、薄膜分切裝置等，可以看出薄膜的轉運、拉伸、分切、導向的過程，圖4(d)該設備的空間結構，可以看出薄膜的轉運、拉伸、分切和導向的過程。

2控制過程分析

2.1包裝過程控制

 設備采用PLC控制系統，觸摸屏組態監控，操作方便、直觀高效，安裝傳感器后定位準確，并能實現多種自動報警保護功能，特別是缺料報警和無膜報警，最大限度減低損耗，具體控制過程分析如圖5所示，PLC接線端如圖6所示。

2.2溫度控制

 要保證良好的封裝效果，必須要控制好溫度，溫度控制仍然在原西門子S7-200 CPU226機型的備用端安裝E5CA-Q2溫度傳感器，根據包裝袋的材料調整合適的縱封溫度和橫封溫度，結構控制過程如圖7所示。

3結論

 結合超市的實際情況設計了立式自動包裝機結構，首先借鑒了現有市場上的主流結構和控制系統，提出了符合超市實際情況的包裝機尺寸和工藝設計，通過PLC控制可以更有效的實現自動化控制，減小人工作業強度。后期將通過有“包裝之鄉”的西安戶縣某包裝機械廠設計的食品級超薄鋁箔機組搭配，完成超市中燒烤類、熏制類食品的超薄鋁箔包裝，設備的使用還將通過進一步的驗證以完善各項功能。