回转式给袋包装机自动供袋机构设计
杨军福，晏祖根，孙智慧，孟 爽，耿志国，刘卓群
【摘 要】 供袋机构是回转式给袋包装机的重要组成，其性能直接影响包装机的包装速度与包装精度。基于包装机及供袋部件工作原理的分析，设计了供袋部件的自动供袋工艺流程，确定了供袋部件的机构构型和工作循环图；以二次上袋机构为例，建立了上袋机构的机构分析模型，采用封闭矢量法，求取了机构输出与凸轮输入转角的数学模型。基于供袋部件的机构分析与设计流程，综合考虑机器总体布局、机构尺寸与结构设计等因素，优化确定供袋机构的连杆尺寸，实现预制包装袋的高效平稳供送。 【期刊名称】包装与食品机械 【年(卷),期】2019(037)002 【总页数】5
【关键词】 供袋机构；回转式给袋包装机；工作循环图；封闭矢量法；机构优化 设计计算
基金项目： 国家重点研发计划课题（2016YFD0400301）；黑龙江省教育厅科技项目（12541186）
0 引言
随着国民经济的快速发展和人们需求的多样化，对产品的包装要求越来越高，迫切要求包装实现机械化和自动化。经过三十多年的快速发展，我国包装技术及装备的水平已有很大提升，部分产品处于国际领先地位，但由于起步较晚，相比于美、日、德等发达国家的先进水平，我国产品的技术水平、智能化、成
套性、创新性产品等还存在较大的差距［1-2］，开展现代包装关键技术及装备智能化的研究及产业化具有十分重要的意义。
回转式给袋包装机适用于预制包装袋的颗粒、粉末、块体、液料等的包装，包装袋图案完美，封口品质好［3-4］。供袋机构是给袋包装机的重要组成，多采用凸轮连杆复合机构实现夹持器等执行机构的动作，机构性能直接影响包装速度与包装精度。研究人员采用不同的方法研发高性能执行机构［5-7］，晏祖根等运用工作循环图等设计了穿箭式捆扎机头，王兴东综合考虑尺寸公差和配合等因素优化平面连杆机构，张英建立了平面并联机构正运动学模型。基于包装机及供袋机构工作原理的分析，设计了自动供袋工艺，建立了机构分析的数学模型，确定了机构尺寸及位置关系。
1 回转式给袋包装机工作原理
回转式给袋包装机可自动完成预制包装袋上袋、物料计量充填、包装袋封口和成品整形输出等包装工序。综合包装物性、包装速度、封合方式以及制造成本等因素，包装机可设计成6工位、8工位、10工位等不同形式。图1包装机为8工位回转式给袋包装机，主要由供袋、充填、封口、成品整形输出等部件以及间歇回转运袋系统、电控系统等组成。工序盘间歇回转，驱使钳手夹持供袋机构输送的预制包装袋，顺序间歇地通过供袋、打码、开袋、充填、清口、封合、输出等工位，完成物料的自动包装。
按物料及包装要求的不同，如花生、瓜子等颗粒状物料，豆瓣酱等酱状物料，榨菜等条状物料等，充填装置可采用不同类型的搅拌、输送、计量、充填机构。已充填物料的包装袋，应对包装袋进行整形，并对封口部位进行除尘、清口等处理，以保证封合质量。按包装要求不同，可对包装袋进行二次封口，并完成
气调、真空等包装操作。
包装机主电机通过链传动、槽轮机构驱动工序盘做间歇转动，通过凸轮机构、连杆机构将主运动传递到各个执行部件，如图2所示，结合气动控制系统，实现末端执行机构的工艺动作。机器设置多处检测装置，如出现故障，检测装置将故障信号反馈至控制系统，控制系统做出相应的故障提示并停机，以避免安全事故和物料浪费。包装速度由物料特性、包装重量及包装精度等确定，可根据包装要求和生产需要自动调节包装速度。
2 供袋部件自动供袋工艺
供袋部件是回转式给袋包装机的重要组成，其组成与工作原理如图2所示，主要由驱动电机、分配轴、一次上袋机构、二次上袋机构、夹取提升机构、扫袋皮带、送袋皮带、供袋平台和基座等组成。供袋部件的机构分析简化模型如图3所示，为清晰表达，各驱动凸轮及相应摆杆机构分开绘制，其轴心分别对应分配轴轴心O1和摆杆轴轴心O2。 供袋部件的预制包装袋自动供袋工艺流程：
（1）人工将预制包装袋放到供袋平台上；（2）送袋皮带采用多根橡胶圆带，安装在供袋平台的底部；橡胶圆带压紧包装袋，在电机驱动作用下，将包装袋摩擦输送至扫袋工位；（3）扫袋皮带采用多根橡胶圆带，斜向安装在供袋平台的上端；驱动电机按控制系统指令间歇旋转，将单张包装袋依次摩擦输送至一次上袋工位P1；（4）电机连续旋转，通过分配轴上的一次上袋凸轮，驱动安装在一次上袋机构末端的真空吸盘相应动作，真空吸盘在P1工位处吸附单张包装袋，移送到二次上袋工位P2；（5）分配轴上的二次上袋凸轮驱动二次上袋机构末端的真空吸盘动作，真空吸盘P2在工位处吸附包装袋，移送到二次上袋
回转式给袋包装机自动供袋机构设计
