關(guān)于自動包裝機的簡析
2007-12-17 10:43:39
自動化水平在制造工業(yè)中不斷提高，應用范圍正在拓展。包裝行業(yè)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(xiàn)自動控制的包裝系統(tǒng)能夠極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)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、自動包裝的作用
具有革命意義的自動化改變著包裝的制造方法及其產(chǎn)品的傳輸方式。設計、安裝的自動控制包裝系統(tǒng)，無論從提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)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(xiàn)出十分明顯的作用。尤其是對食品、飲料、藥品、電子等行業(yè)而言，都是至關(guān)重要的。自動裝置和系統(tǒng)工程方面的技術(shù)正在進一步深化，并得到更廣泛的應用。
機器人學(Robotics)已經(jīng)改變了人機的共存方式。自動包裝的關(guān)鍵在于依據(jù)生產(chǎn)加工或包裝過程，設計出一個能夠得以實現(xiàn)自動控制的結(jié)構(gòu)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(jù)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(gòu)。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(jié)構(gòu)的氣動壓力聯(lián)動裝置；也可以是復雜的，例如，具有六軸結(jié)構(gòu)的能動外科手術(shù)的機器人。包裝過程的各個項目選擇以及各類工業(yè)自動化機構(gòu)，可以在一個具體工作場所的空間范圍內(nèi)，使每一個設計方案完成一項任務。
目前，自動裝置的結(jié)構(gòu)型式是多種多樣的。例如，可以滿足某一項具體操作的需求。工業(yè)機械手的結(jié)構(gòu)特點都處在單軸與六軸之間。根據(jù)這種軸結(jié)構(gòu)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(shù)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(lián)結(jié)的。對于不同機械手形式，一般都是根據(jù)其“x”、“y”、“z”三個主軸組成的坐標系來分類的。大多數(shù)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(zhuǎn)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、自動功能的外部設備
一個完整的自動化結(jié)構(gòu)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(tǒng)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(lián)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(chǎn)品、定向移動和感受性能參數(shù)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(jié)合的型式。它們的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(chǎn)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(chǎn)品形狀、重量及材料性質(zhì)；在運輸、包裹及裝載期間產(chǎn)品的運速、距離和方向；與其他裝置進行聯(lián)接時所需控制水平以及如果需要時允許重新形成構(gòu)件的機動靈活性。一種典型的材料運送及處理系統(tǒng)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(jù)控制生產(chǎn)的工件數(shù)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(tǒng)
識別、驗證和精確跟蹤產(chǎn)品的能力已經(jīng)成為整個包裝系統(tǒng)不可缺少的環(huán)節(jié)。識別方法可以使用傳統(tǒng)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(chǎn)品。聯(lián)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(chǎn)品質(zhì)量的可視技術(shù)(Visiontechnology)可用于包裝的很多場合，例如，產(chǎn)品的檢測和定向、充填水平及計數(shù)、光學貼標、文字識別、貼標文案驗證、標貼記錄以及全部文字和圖形的驗證(離開生產(chǎn)線)等。條碼系統(tǒng)通過產(chǎn)品型式、日期／區(qū)碼和制造廠名為印前或聯(lián)機的印刷工序識別產(chǎn)品。條碼掃描儀和視頻識別系統(tǒng)記錄并驗證產(chǎn)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(chǎn)品。
三、自動包裝的過程
實現(xiàn)包裝自動化，首要和最重要的一步就是定義過程。一項優(yōu)質(zhì)的工作項目是根據(jù)過程的特點，而不是根據(jù)自動化設備來確定最終設計方案。在定義這一過程時，需要考慮的三項關(guān)鍵因素是產(chǎn)品及包裝結(jié)構(gòu)形式、生產(chǎn)總量和勞力人力因素。
1、產(chǎn)品／包裝結(jié)構(gòu)形式
產(chǎn)品／包裝的結(jié)構(gòu)設計直接影響到所需自動操作器和材料運送處理的形式。產(chǎn)品／包裝的結(jié)構(gòu)尺寸、形狀、材料和重量將決定端部操作器的結(jié)構(gòu)設計方案和自動器有效載荷的需求。具有復雜形狀特征的包裝件結(jié)構(gòu)設計，如橢圓形包裝容器比標準的圓形
