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自动包 装机的工作原理

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2019/6/18     浏览次数:    

 自动包 装机的工作原理

       自动化 水平在制造工业中不断提高,应用范围正在拓展。包装行 业中自动化操作正在改变着包装过程的动作方式和包装容器材料的加工方法。实现自 动控制的包装系统能够极大地提高生产效率和产品质量,显著消 除包装工序及印刷贴标等造成误差,有效减 轻职工的劳动强度并降低能源和资源的消耗。
       一、自动包装的作用

       具有革 命意义的自动化改变着包装的制造方法及其产品的传输方式。设计、安装的 自动控制包装系统,无论从 提高产品质量和生产效率方面,还是从 消除加工误差和减轻劳动强度方面,都表现 出十分明显的作用。尤其是对食品、饮料、药品、电子等行业而言,都是至关重要的。自动装 置和系统工程方面的技术正在进一步深化,并得到广泛应用。
        机器人学(Robotics)已经改 变了人机的共存方式。自动包 装的关键在于依据生产加工或包装过程,设计出 一个能够得以实现自动控制的结构方案。显然,自动装置(机械手或机器人)的选择 取决于这一过程的需求及特性。依据定义,一个自 动装置即是能通过自动控制或遥控方法完成任务的一台机器或一个机构。它可以是简单的,例如,从一个 位置移动到另一个位置的一种单轴结构的气动压力联动装置;也可以是复杂的,例如,具有六 轴结构的能动外科手术的机器人。包装过 程的各个项目选择以及各类工业自动化机构,可以在 一个具体工作场所的空间范围内,使每一 个设计方案完成一项任务。
        目前,自动装 置的结构型式是多种多样的性能。例如,可以满 足某一项具体从操作的需求。工业机 械手的结构特点都处在单轴与六轴之间。根据这 种轴结构的性能,机械手“臂”的设计 在运动可控程序下,操作一 个端部操作器或臂端工具。轴的数 量代表了机械手臂的“自由度”。另外,还有辅助臂。例如,传送带的轴等,但他们 通常不是以机械方式与机械手臂相结合的。对于不同机械手形式,一般都是根据其“x”、“y”、“z”三个主 轴组成的坐标系来分类的。大多数 机械属于下述五种基本类型之一:笛卡尔或直角坐标系、圆柱面坐标系、旋转式 或铰链式坐标系、球面或 极坐标系和柔选工组合型机械手(SCARA)。

        二、自动功能的外部设备
        一个完 整的自动化结构方案由很多部件组成,其中,端部操作工具、材料运送装置和识别/验证系 统是主要组成部分。
        1.臂端操作工具
        机械手 就是利用与其端部联接的装置从一个位置移动到另一个位置的一种工具。臂端操作工具,即端部操作器,是用来抓取产品、定向移 动和感受性能参数的一个部件。在包装应用中,端部操 作器通常设计成能直接使用的真空套、夹紧爪 或两者结合的形式。它们的 结构方案可以从单一型的真空套到系列型真空套或夹紧爪的排列式结构等。
        2.材料输送设置

         材料运 送及处理装置是在传动和制造过程中,为产品的输送、储运和 控制时自动移动所需要的某些类型的设备。其中包括动力传送带、单轨吊车、自动导 向车和机械手等。在包装过程中,需要考 虑材料运送处理设备的因素有:产品形状、重量及材料性质;在运输、包裹及 装载期间产品的运速、距离和方向;与其他 装置进行联接时所诉控制水平以及如果需要时允许重新形成构件的机动灵活性。一种典 型的材料运送及处理系统包括:带型输入传送器、贴标机、条码阅读器、自动装 置和输出传送器。一个用 户图形界面提供了描绘出托盘堆码形式的容易操作的平台。根据控 制生产的工件数量,机械手抓取、定向移动和安放(堆码)每个包装容器(箱、盒、桶和灌等)在正确的托盘位置上。
        3.识别及验证系统
         识别、验证和 精确跟踪产品的能力已经成为整个包装系统不可缺少的环节。识别方 法可以使用传统的条码到无线电射频(RF)传感器,它们能 够跟踪托盘或全部产品。联机的 条码印刷及验证也是有必要的。能够提 供有效可靠手段,确保产 品质量的可视技术(Visontechnology)可用于 包装的很多场合,例如,产品的检测和定向、充填水平及计数、光学贴标、文字识别、贴标文案验证、标贴记 录以及全部文字和图形的验证(离开生产线)等。条码系 统通过产品型式、日期/区码和 制造厂名为印前或联机的印刷工序识别产品。条码扫 描仪和视频识别系统记录并验证产品标贴以确保识别的完整性。一种典 型的可视条码检测能力可以确认每个条码对应于每种产品。
        三、自动包装的过程
        实现包装自动化,首要和 最重要的一步就是定义过程。一向优 质的工作项目是根据过程的特点,而不是 根据自动化设备来确定最终设计方案。在定义这一过程中,需要考 虑的三项关键因素是产品及包装结构形式、生产总 能量和劳动人力因素。
        1.产品/包装结构形式
         产品/包装的 结构设计直接影响到所需自动操作器和材料运送处理的形式。产品/包装的尺寸、形状、材料和 重量将决定端部操作器的结构设计方案和自动器有效载荷的需求。具有复 杂形状特征的包装件结构设计,如椭圆 形包装容器比标准的圆形或方形包装件具有跟困难的定向问题。增加系 统复杂性的定向需求,应在加 工实施以前进行仔细研究和分析。在进行 充填箱盒的情况下,机械手 端部操作器一般都提供一种工序,即能够 抓住足量的产品,一次性 充填一个完整的箱盒。这样,使得自 动操作器的移动距离尽可能减少并保持传送带或生产线上的产品连续进行。
        2.产品生产通过量
         促进包 装自动化设计的主要动力在于产品生产总的通过量。生产线 的速度越快应用自动抓手和分类装置有助于降低自动器的工作负荷,而跟包 装件的标准自动器可能会越少。生产线 速度不但影响到产品的自动化装置,对贴标 操作和可视检验也有影响。为了达 到有效可视检测技术,必须标 明几项相关问题。其中包括:零件图形一致性、检测可重复性、传递速度一致性(例如生 产线的波动情况)、需要完 成检测的数量和合适的软件程序等。这些因 素突出的影响到一个可视系统的形式和成本。按一般规则,如需检测的数量越多,视频运转速度就越快,这样就 会导致更复杂更昂贵的结构方案。当视频 装置与自动机构组合成一体后,整个自 动器就能连续一致地并以可重复方式实现包装件的定向和展现。
         3.劳力或人力因素
          自动化 包装设备的运行是管理、工程和 生产各部门之间不断有效的合作、交流、互动创造的成果。所以相 关人员及技术部门必须集合在一个紧密团结的集体中--这个集 体按照制定的工作过程共同行动--以同一目标为动力、一战略 方式体现出一种凝聚力。
         四、自动系统的项目管理
         如前所述,最佳的 自动化结构方案总是基于良好设计的完整过程。这就需 要一个具有一定管理水平的项目。此项目 确保所有相关问题均已进入最终设计中。在研制 一个自动化方案时,首先要建立好队伍。这支队 伍应包括包装过程中各个部门的代表--采购、投资、质保、工程、生产、后勤、保健、安全、管理以 及与卖方的系统协调。内部与 外部用户必须形成伙伴关系。例如,系统的 协调管理者必须成为其中的一份子。卖方应 成为包装质量管理过程中的组成部分。这样,每个人 都制定有明确的要求,都能遵循这些要求,并且能 评价并纠正不规范之处。其次是 制定包装系统的规范和要求,这些构 成发展为一个详细系统设计主要框架。最好的 办法是同卖方协同工作,创造出一个“功能性设计规范”,使其同 时满足公司和卖方两者的要求。规范应 该详细确定诸如运行速度和检测方法等项目的指标,但还不 是达到的具体硬件或软件模型。没有专 家或协调者参与的输入信息,有可能 造成过渡性规范,会限制 设计创新和技术发展。一项优 良的规范将使一个过程和项目在目标上有清晰明确的表达和理解,并且可 以作为有效的包装过程的开始。
         系统规 范提供了一个方案性研制的系统框架。方案设计,或称初 步设计或预备方案,是用来 说明包装过程或系统将如何解决项目规范中具体的规定和要求。方案设 计时常是制造厂方和自动需卖方之间的联合工作,其内容是多方面的,可以从 简单的二维图形直至主体的三维图形等。
          对于自 动化技术的理论必须有深刻的理解,而自动 控制包装的规范及准则任然是以实施过程为基础。成功的 自动化可以归结为以下几个方面:
       1.管理方面
       通过管 理形成一个具有凝聚力的集体,其中包 括被卖方所确认的项目运行是稳定的和可行的。必须认识到,人员素 质的影响程度将超过技术因素。在制订工作计划时,要以每 周而不是每日进行预测,以便及 时修正失误之处并加以完善。
       2.主动性方面
       过程是 每个员工获得成功工作的最终结果。技术人 员和生产工人必须要了解所生产的机器,而他们 本身就是操作和维护机器并使其处于正常生产的关键。
       3.培训方面
       来自生 产线组织的教育和评估将会减小过程运行中的阻力。关键岗 位上的工程师和技术人员,在机械 产品交货装运之前,应利用 一段时间与包装系统协调管理人员一起进行培训。
       4.协调性方面
       向所有 人际关系问题那样,与卖方 关系达到充分协调需要时间和耐心。卖方受 到满足客户要求的挑战。所以,精心确 定的规范要求将有助于保证项目的成功。一个制 造商肯定会小心谨慎,项目的 变更必须由双方批准并用书面文件加以确认。


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