機電一體化技術(shù)在包裝行業(yè)中的應(yīng)用研究

譚秉禮

摘 要：在各個領(lǐng)域都能看到機電一體化技術(shù)的身影，應(yīng)用較為廣泛。科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得機電一體化技術(shù)慢慢向多個領(lǐng)域延伸，自動化技術(shù)逐漸得到提升。文章主要研究了機電一體化技術(shù)在包裝行業(yè)中的應(yīng)用，旨在為生產(chǎn)技術(shù)人員提供信息及參考。

關(guān)鍵詞：機電一體化;新機電技術(shù);包裝工藝;包裝行業(yè);包裝機械

前言

機電一體化技術(shù)涉及多個學(xué)科，是機械、電子、信息與控制技術(shù)的有效融合，在加工制造業(yè)、機器人、農(nóng)業(yè)等多個區(qū)域都有較為廣泛的應(yīng)用。在運用過程中，機械裝置屬于系統(tǒng)的執(zhí)行者，電子信息相當(dāng)于系統(tǒng)的大腦部位，根據(jù)實際要求進行分析歸納，從而得出相應(yīng)的決策，進而對控制方法與算法驅(qū)動進行動作。

1.機電一體化技術(shù)的發(fā)展方向

工程力學(xué)、機械動力學(xué)、電子技術(shù)等得到了高速發(fā)展，機電一體化技術(shù)變?yōu)楫?dāng)前科學(xué)發(fā)展最為活躍的區(qū)域。機電技術(shù)在一定程度上豐富了傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)發(fā)展，更改了以往的方式，并改變了設(shè)計方面，從面向制造轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛴脩簦谝欢ǔ潭壬霞哟罅斯こ處煹墓ぷ髌脚_與技術(shù)[1]。以往的機電產(chǎn)品加之微機控制，便可成為全新的產(chǎn)品，新產(chǎn)品擁有功能強、精度高、體積小等各種優(yōu)點，機電一體化應(yīng)用遍布各行各業(yè)，因此得到了社會各方面的認可。

2.機電技術(shù)在包裝工藝方面的應(yīng)用

產(chǎn)品包裝工藝的發(fā)展主要是依靠相關(guān)的機電技術(shù)得以實現(xiàn)。包裝成型工藝分為多種類型，有塑料包裝、金屬包裝、紙質(zhì)包裝、玻璃包裝等相關(guān)類型。當(dāng)前為了響應(yīng)社會節(jié)能環(huán)保的要求，每種包裝形式均向材料輕量化、節(jié)能環(huán)保材料等方向發(fā)展。飲料用PET塑料瓶通過更改瓶口螺紋的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)注塑瓶胚重量的減輕、化工用PET吹塑桶通過調(diào)整控制原料出口的模芯與模環(huán)間隙的伺服控制器對擠出吹塑桶桶身的不同位置進行壁厚控制而實現(xiàn)桶身減重、金屬包裝用覆膜鐵材料本身就是一種環(huán)保節(jié)能材料，而且還通過鋼廠軋機軋制出更薄的鋼帶和減薄的塑料薄膜進行復(fù)合進而實現(xiàn)對金屬罐的罐身進行減薄減輕控制。經(jīng)過多年來的研究與調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，以上技術(shù)的全方位發(fā)展都是依靠當(dāng)前機電技術(shù)的發(fā)展支持。

3.機電設(shè)備在包裝行業(yè)中的作用

在今后的包裝機械設(shè)備當(dāng)中，都擁有“三高”方面的特點，簡單來講便是速度、效率、質(zhì)量都非常高。智能化的包裝機電設(shè)備發(fā)展的重點便是向能耗低、重量輕、效率高等方面發(fā)展。在我國，包裝水平慢慢轉(zhuǎn)移到先進、智能、數(shù)字化方向，正邁向世界包裝高技術(shù)水平國家[3]。

隨著機電一體化水平的逐漸提高，包裝設(shè)備在可靠、先進以及智能化等方面得以有效表現(xiàn)，融合科學(xué)設(shè)計以及計算機等方面的先進技術(shù)。皇冠蓋包裝生產(chǎn)線是市場上比較成熟的啤酒玻璃瓶瓶蓋生產(chǎn)線，生產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)效率高。在皇冠蓋生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，通過技術(shù)改造，增加滾花凹凸模具零件及相應(yīng)的滾花工序過程，便可生產(chǎn)當(dāng)今市場上廣受歡迎的螺口鋁制瓶蓋，提高了舊設(shè)備的利用率，為企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供了借鑒。鋼鐵廠的鍍錫鐵/鍍鉻鐵生產(chǎn)線通過技術(shù)升級改造，增加加熱、覆膜、放膜、冷卻等工序，便可成為現(xiàn)今接軌國際市場的覆膜鐵生產(chǎn)線。化工用吹塑桶從人工切料、人工鎖模的落后生產(chǎn)形式通過采用擠出電機變頻調(diào)速技術(shù)、原料管坯壁厚伺服控制、合模移模油缸液壓控制、整機觸摸屏+PLC集中控制大大提高了生產(chǎn)的自動化、提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，贏得了客戶，增加了企業(yè)的利潤增長點。

4.機電一體化技術(shù)在包裝機械中的運用

機電一體化技術(shù)減少了機械傳動部件的使用，因此降低了機械零件出現(xiàn)不同程度的磨損、各種零件配合間隙變化、受力變形等故障對整機設(shè)備的影響，最終使設(shè)備的各種誤差問題降低，與此同時，運用電子技術(shù)能在一定程度上達到自動檢測與控制，提升精確度，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

鋼帶橫剪剪切機在進行定位與剪切時，客戶的要求涵蓋兩大部分，其中一部分為無色標(biāo)模式，鋼帶在伺服電機夾送輥和旋轉(zhuǎn)編碼器的共同作用下按照預(yù)設(shè)的剪切長度定位完成后才能實施剪切，在速度方面剪切的動作要控制在0.5秒左右，伺服定位的時間約在1.2秒間。第二部分可以被稱為色標(biāo)剪切模式，用于剪切已經(jīng)套印的鋼帶，這種模式需在已套印的鋼帶上同時印上色標(biāo)，并采用色標(biāo)傳感器檢測運行中的鋼帶表面的色標(biāo)而實施剪切，剪切距離需設(shè)定在色標(biāo)位置相應(yīng)的地方。設(shè)備剪切定位的精度由機械部分和電氣部分的精度決定。機械部分包括伺服電機和夾送輥的聯(lián)軸器總成、減速機總成、傳動齒輪總成、夾送輥輥筒周長及其表面的摩擦力等因素，電氣部分則包括伺服電機電機軸承精度、伺服電機編碼器精度、色標(biāo)傳感器靈敏度等主要因素;因此要求技術(shù)人員需要綜合考慮機電兩方面因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。鋼帶覆膜生產(chǎn)線的加熱系統(tǒng)采用電磁加熱輥為主要的加熱元件，該加熱系統(tǒng)能對鋼帶從寬度上細分為多個加熱區(qū)域進行加熱控制，并能在恒溫狀態(tài)下自行實現(xiàn)PID閉環(huán)通斷加熱控制，提高了控制的精度，節(jié)約了能源消耗。

5.使用機電一體化技術(shù)，促進包裝機械自動化

機電一體化有兩個重要的路徑，一方面是運用機電一體化技術(shù)對較為傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)實施技術(shù)改造。另外一方面需提升單機自動化水平，讓其在局部生產(chǎn)時達到自動化。

5.1改變當(dāng)前包裝機械產(chǎn)品

使用機電一體化技術(shù)能改變當(dāng)前包裝機械產(chǎn)品，從而使得它在各個方面都有較高的水平發(fā)展。例如：在運用傳感器檢測系統(tǒng)時，可實施在線監(jiān)測，運用單片機與編程控制器實施數(shù)據(jù)處理與自動控制，并采用伺服傳動代替普通的傳動部件，便可使得包裝機自身具有采集、檢測、反饋等各項功能，運行時，可依靠程序自動進行包裝作業(yè)，使得各部分運用協(xié)調(diào)、精準(zhǔn)，進而確保產(chǎn)品質(zhì)量，來達到降低勞動力。鋼帶覆膜生產(chǎn)線需要將PET薄膜在高溫高壓貼合下在鋼帶的兩側(cè)表面，因此必須保證鋼帶始終在生產(chǎn)線的中心線進行輸送不跑偏，這除了依靠鋼帶生產(chǎn)線自身的張力閉環(huán)進行控制外，還需要伺服糾偏系統(tǒng)對鋼帶的跑偏進行在線糾偏。另外，進行復(fù)合的PET薄膜也需要保證正確貼合在鋼帶的兩面才能生產(chǎn)出最終合格的產(chǎn)品，因此放膜系統(tǒng)也需要保證薄膜能實現(xiàn)對鋼帶的跟隨糾偏，尤其是在生產(chǎn)三片罐用的覆膜材料過程中，不僅需要保證薄膜和鋼帶的兩側(cè)邊同步對齊，還需要實現(xiàn)鋼帶中間留空不覆膜部分的窄條兩面對齊，這均需要伺服糾偏系統(tǒng)的實現(xiàn)來保證。

5.2應(yīng)用機電一體化可對包裝機械實施功能復(fù)合

包裝材料的制作與包裝作業(yè)，可以將其分成兩個生產(chǎn)環(huán)節(jié)實施單獨作業(yè)，由于生產(chǎn)的環(huán)境較多，從而傳輸?shù)墓ぷ髁恳苍谥饾u加大，運用機電一體化技術(shù)來達到功能復(fù)合，這樣可使得產(chǎn)品在同一包裝機上完成，能很好的降低生產(chǎn)成本。飲料用PET包裝瓶的包裝生產(chǎn)現(xiàn)在已經(jīng)和飲料廠的灌裝生產(chǎn)融為一體，現(xiàn)在新的灌裝設(shè)備已經(jīng)融合了吹瓶、灌裝、封蓋、貼標(biāo)為一體的綜合設(shè)備，取代了以前包裝材料廠和飲料灌裝廠的分開生產(chǎn)模式，大大節(jié)省了運輸成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

結(jié)束語

綜上所述，機電一體化技術(shù)和其余新技術(shù)的高速發(fā)展，這針對包裝行業(yè)來講，擁有較為重要的作用。此技術(shù)屬于較為先進的新興技術(shù)，在發(fā)展過程中不是獨立存在的。科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各項技術(shù)的相互結(jié)合逐漸顯現(xiàn)出來，之后通過相互的組合與配置，能使得產(chǎn)品具有更多的功能，機電一體化的發(fā)展和應(yīng)用也會變得更加寬廣。

參考文獻：

[1]顧宇峰.機電一體化技術(shù)專業(yè)群的構(gòu)建——以蘇州工業(yè)園區(qū)工業(yè)技術(shù)學(xué)校為例[J].科學(xué)大眾（科學(xué)教育），2019（01）：136.

[2]孫鵬輝，孫碩.機電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)探討[J].內(nèi)燃機與配件，2019（01）：126-127.

[3]郭漢橋，褚麗麗.高職院校機電一體化技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)情況調(diào)查分析——以清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例[J].清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2019（01）：60-64.