自動包裝機的結構設計及規范運用
2010-03-18 09:49 來源：機械專家網 責編：陳運榮
- 摘要：
- 自動化水平在制造工業中不斷提高，應用范圍正在拓展。包裝行業中自動化操作正在改變著包裝過程的動作方式和包裝容器及材料的加工方法。實現自動控制的包裝系統能夠極大地提高生產效率和產品質量，顯著消除包裝工序及印刷貼標等造成的誤差，有效減輕職工的勞動強度并降低能源和資源的消耗。
【CPP114】訊：自動化水平在制造工業中不斷提高，應用范圍正在拓展。包裝行業中自動化操作正在改變著包裝過程的動作方式和包裝容器及材料的加工方法。實現自動控制的包裝系統能夠極大地提高生產效率和產品質量，顯著消除包裝工序及印刷貼標等造成的誤差，有效減輕職工的勞動強度并降低能源和資源的消耗。
一、自動包裝機的應用優勢：
具有革命意義的自動化改變著包裝的制造方法及其產品的傳輸方式。設計、安裝的自動控制包裝系統，無論從提高產品質量和生產效率方面，還是從消除加工誤差和減輕勞動強度方面，都表現出十分明顯的作用。尤其是對食品、飲料、藥品、電子等行業而言，都是至關重要的。自動裝置和系統工程方面的技術正在進一步深化，并得到更廣泛的應用機器人學(Robotics)已經改變了人機的共存方式。自動包裝的關鍵在于依據生產加工或包裝過程，設計出一個能夠得以實現自動控制的結構方案。顯然，自動裝置(機械手或機器人)的選擇取決于這一過程的需求及特性。依據定義，一個自動裝置即是能通過自動控制或遙控方法完成任務的一臺機器或一個機構。它可以是簡單的，例如，從一個位置移向另一位置的一種單軸結構的氣動壓力聯動裝置；也可以是復雜的，例如，具有六軸結構的能動外科手術的機器人。包裝過程的各個項目選擇以及各類工業自動化機構，可以在一個具體工作場所的空間范圍內，使每一個設計方案完成一項任務。
二、自動包裝機的結構設計：
（一）、自動裝置的結構型式是多種多樣的：
如可以滿足某一項具體操作的需求。工業機械手的結構特點都處在單軸與六軸之間。根據這種軸結構的性能，機械手“臂”的設計在運動可控程序下，操作一個端部操作器或臂端工具。軸的數量代表了機械手臂的“自由度”。另外，還有輔助臂。例如，傳送帶的軸等，但它們通常不是以機械方式與機械手主臂相聯結的。對于不同機械手形式，一般都是根據其“x”、“y”、“z”三個主軸組成的坐標系來分類的。大多數機械屬于下述五種基本類型之～：笛卡爾或直角坐標系、圓柱面坐標系、旋轉式或鉸鏈式坐標系、球面或極坐標系和柔選工組合型機械手(SCARA)。
（二）、自動包裝機自動功能的外部設備：
一個完整的自動化結構方案由很多部件組成，其中，端臂操作工具、材料運送裝置和識別／驗證系統是主要組成部分。
1、臂端操作工具
機械手就是利用與其端部聯接的裝置從一個位置移到另一位置的一種工具。臂端操作工具，即端部操作器，是用來抓取產品、定向移動和感受性能參數的一個部件。在包裝應用中，端部操作器通常設計成能直接使用的真空套、夾緊爪或兩者結合的型式。它們的結構方案可以從單一型的真空套到系列型真空套或夾緊爪的排列式結構等。
2、材料輸送裝置
材料運送及處理裝置是在傳動和制造過程中，為產品的輸送、儲運和控制時自動移動所需要的某些類型的設備。其中包括動力傳送帶、單軌吊車、自動導向車和機械手等。在包裝過程中，需要考慮材料運送處理的因素有：產品形狀、重量及材料性質；在運輸、包裹及裝載期間產品的運速、距離和方向；與其他裝置進行聯接時所需控制水平以及如果需要時允許重新形成構件的機動靈活性。一種典型的材料運送及處理系統包括：帶型輸入傳送器、貼標機、條碼閱讀器、自動裝置和輸出傳送器。一個用戶圖形界面提供了描繪出托盤堆碼形式的容易操作的平臺。根據控制生產的工件數量，機械手抓取、定向移動和安放(堆碼)每個包裝容器(箱、盒、桶和罐等)在正確的托盤位置上。
3、識別及驗證系統
識別、驗證和精確跟蹤產品的能力已經成為整個包裝系統不可缺少的環節。識別方法可以使用傳統的條碼到無線電射頻(RF)傳感器，它們能夠跟蹤托盤或全部產品。聯機的條碼印刷及驗證也是必要的。能夠提供有效可靠手段，確保產品質量的可視技術(Visiontechnology)可用于包裝的很多場合，例如，產品的檢測和定頡⒊涮釧?郊凹剖?⒐庋??輟⑽淖質侗稹⑻?晡陌稈櫓ぁ⒈晏?鍬家約叭?課淖趾屯夾蔚難櫓?離開生產線)等。條碼系統通過產品型式、日期／區碼和制造廠名為印前或聯機的印刷工序識別產品。條碼掃描儀和視頻識別系統記錄并驗證產品標貼以確保識別的完整性。一種典型的可視條碼檢測能力可以確認每個條碼對應于每種產品。
一、自動包裝機的應用優勢：
具有革命意義的自動化改變著包裝的制造方法及其產品的傳輸方式。設計、安裝的自動控制包裝系統，無論從提高產品質量和生產效率方面，還是從消除加工誤差和減輕勞動強度方面，都表現出十分明顯的作用。尤其是對食品、飲料、藥品、電子等行業而言，都是至關重要的。自動裝置和系統工程方面的技術正在進一步深化，并得到更廣泛的應用機器人學(Robotics)已經改變了人機的共存方式。自動包裝的關鍵在于依據生產加工或包裝過程，設計出一個能夠得以實現自動控制的結構方案。顯然，自動裝置(機械手或機器人)的選擇取決于這一過程的需求及特性。依據定義，一個自動裝置即是能通過自動控制或遙控方法完成任務的一臺機器或一個機構。它可以是簡單的，例如，從一個位置移向另一位置的一種單軸結構的氣動壓力聯動裝置；也可以是復雜的，例如，具有六軸結構的能動外科手術的機器人。包裝過程的各個項目選擇以及各類工業自動化機構，可以在一個具體工作場所的空間范圍內，使每一個設計方案完成一項任務。
二、自動包裝機的結構設計：
（一）、自動裝置的結構型式是多種多樣的：
如可以滿足某一項具體操作的需求。工業機械手的結構特點都處在單軸與六軸之間。根據這種軸結構的性能，機械手“臂”的設計在運動可控程序下，操作一個端部操作器或臂端工具。軸的數量代表了機械手臂的“自由度”。另外，還有輔助臂。例如，傳送帶的軸等，但它們通常不是以機械方式與機械手主臂相聯結的。對于不同機械手形式，一般都是根據其“x”、“y”、“z”三個主軸組成的坐標系來分類的。大多數機械屬于下述五種基本類型之～：笛卡爾或直角坐標系、圓柱面坐標系、旋轉式或鉸鏈式坐標系、球面或極坐標系和柔選工組合型機械手(SCARA)。
（二）、自動包裝機自動功能的外部設備：
一個完整的自動化結構方案由很多部件組成，其中，端臂操作工具、材料運送裝置和識別／驗證系統是主要組成部分。
1、臂端操作工具
機械手就是利用與其端部聯接的裝置從一個位置移到另一位置的一種工具。臂端操作工具，即端部操作器，是用來抓取產品、定向移動和感受性能參數的一個部件。在包裝應用中，端部操作器通常設計成能直接使用的真空套、夾緊爪或兩者結合的型式。它們的結構方案可以從單一型的真空套到系列型真空套或夾緊爪的排列式結構等。
2、材料輸送裝置
材料運送及處理裝置是在傳動和制造過程中，為產品的輸送、儲運和控制時自動移動所需要的某些類型的設備。其中包括動力傳送帶、單軌吊車、自動導向車和機械手等。在包裝過程中，需要考慮材料運送處理的因素有：產品形狀、重量及材料性質；在運輸、包裹及裝載期間產品的運速、距離和方向；與其他裝置進行聯接時所需控制水平以及如果需要時允許重新形成構件的機動靈活性。一種典型的材料運送及處理系統包括：帶型輸入傳送器、貼標機、條碼閱讀器、自動裝置和輸出傳送器。一個用戶圖形界面提供了描繪出托盤堆碼形式的容易操作的平臺。根據控制生產的工件數量，機械手抓取、定向移動和安放(堆碼)每個包裝容器(箱、盒、桶和罐等)在正確的托盤位置上。
3、識別及驗證系統
識別、驗證和精確跟蹤產品的能力已經成為整個包裝系統不可缺少的環節。識別方法可以使用傳統的條碼到無線電射頻(RF)傳感器，它們能夠跟蹤托盤或全部產品。聯機的條碼印刷及驗證也是必要的。能夠提供有效可靠手段，確保產品質量的可視技術(Visiontechnology)可用于包裝的很多場合，例如，產品的檢測和定頡⒊涮釧?郊凹剖?⒐庋??輟⑽淖質侗稹⑻?晡陌稈櫓ぁ⒈晏?鍬家約叭?課淖趾屯夾蔚難櫓?離開生產線)等。條碼系統通過產品型式、日期／區碼和制造廠名為印前或聯機的印刷工序識別產品。條碼掃描儀和視頻識別系統記錄并驗證產品標貼以確保識別的完整性。一種典型的可視條碼檢測能力可以確認每個條碼對應于每種產品。
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