机电一体化技术在包装行业中的应用研究

谭秉礼

摘 要：在各个领域都能看到机电一体化技术的身影，应用较为广泛。科学技术的不断发展，使得机电一体化技术慢慢向多个领域延伸，自动化技术逐渐得到提升。文章主要研究了机电一体化技术在包装行业中的应用，旨在为生产技术人员提供信息及参考。

关键词：机电一体化;新机电技术;包装工艺;包装行业;包装机械

前言

机电一体化技术涉及多个学科，是机械、电子、信息与控制技术的有效融合，在加工制造业、机器人、农业等多个区域都有较为广泛的应用。在运用过程中，机械装置属于系统的执行者，电子信息相当于系统的大脑部位，根据实际要求进行分析归纳，从而得出相应的决策，进而对控制方法与算法驱动进行动作。

1.机电一体化技术的发展方向

工程力学、机械动力学、电子技术等得到了高速發展，机电一体化技术变为当前科学发展最为活跃的区域。机电技术在一定程度上丰富了传统设计技术发展，更改了以往的方式，并改变了设计方面，从面向制造转变为面向用户，在一定程度上加大了工程师的工作平台与技术[1]。以往的机电产品加之微机控制，便可成为全新的产品，新产品拥有功能强、精度高、体积小等各种优点，机电一体化应用遍布各行各业，因此得到了社会各方面的认可。

2.机电技术在包装工艺方面的应用

产品包装工艺的发展主要是依靠相关的机电技术得以实现。包装成型工艺分为多种类型，有塑料包装、金属包装、纸质包装、玻璃包装等相关类型。当前为了响应社会节能环保的要求，每种包装形式均向材料轻量化、节能环保材料等方向发展。饮料用PET塑料瓶通过更改瓶口螺纹的结构实现注塑瓶胚重量的减轻、化工用PET吹塑桶通过调整控制原料出口的模芯与模环间隙的伺服控制器对挤出吹塑桶桶身的不同位置进行壁厚控制而实现桶身减重、金属包装用覆膜铁材料本身就是一种环保节能材料，而且还通过钢厂轧机轧制出更薄的钢带和减薄的塑料薄膜进行复合进而实现对金属罐的罐身进行减薄减轻控制。经过多年来的研究与调查可以发现，以上技术的全方位发展都是依靠当前机电技术的发展支持。

3.机电设备在包装行业中的作用

在今后的包装机械设备当中，都拥有“三高”方面的特点，简单来讲便是速度、效率、质量都非常高。智能化的包装机电设备发展的重点便是向能耗低、重量轻、效率高等方面发展。在我国，包装水平慢慢转移到先进、智能、数字化方向，正迈向世界包装高技术水平国家[3]。

随着机电一体化水平的逐渐提高，包装设备在可靠、先进以及智能化等方面得以有效表现，融合科学设计以及计算机等方面的先进技术。皇冠盖包装生产线是市场上比较成熟的啤酒玻璃瓶瓶盖生产线，生产线的产品质量稳定生产效率高。在皇冠盖生产线的基础上，通过技术改造，增加滚花凹凸模具零件及相应的滚花工序过程，便可生产当今市场上广受欢迎的螺口铝制瓶盖，提高了旧设备的利用率，为企业的转型升级提供了借鉴。钢铁厂的镀锡铁/镀铬铁生产线通过技术升级改造，增加加热、覆膜、放膜、冷却等工序，便可成为现今接轨国际市场的覆膜铁生产线。化工用吹塑桶从人工切料、人工锁模的落后生产形式通过采用挤出电机变频调速技术、原料管坯壁厚伺服控制、合模移模油缸液压控制、整机触摸屏+PLC集中控制大大提高了生产的自动化、提高了产品的质量，赢得了客户，增加了企业的利润增长点。

4.机电一体化技术在包装机械中的运用

机电一体化技术减少了机械传动部件的使用，因此降低了机械零件出现不同程度的磨损、各种零件配合间隙变化、受力变形等故障对整机设备的影响，最终使设备的各种误差问题降低，与此同时，运用电子技术能在一定程度上达到自动检测与控制，提升精确度，确保产品质量。

钢带横剪剪切机在进行定位与剪切时，客户的要求涵盖两大部分，其中一部分为无色标模式，钢带在伺服电机夹送辊和旋转编码器的共同作用下按照预设的剪切长度定位完成后才能实施剪切，在速度方面剪切的动作要控制在0.5秒左右，伺服定位的时间约在1.2秒间。第二部分可以被称为色标剪切模式，用于剪切已经套印的钢带，这种模式需在已套印的钢带上同时印上色标，并采用色标传感器检测运行中的钢带表面的色标而实施剪切，剪切距离需设定在色标位置相应的地方。设备剪切定位的精度由机械部分和电气部分的精度决定。机械部分包括伺服电机和夹送辊的联轴器总成、减速机总成、传动齿轮总成、夹送辊辊筒周长及其表面的摩擦力等因素，电气部分则包括伺服电机电机轴承精度、伺服电机编码器精度、色标传感器灵敏度等主要因素;因此要求技术人员需要综合考虑机电两方面因素对产品质量的影响。钢带覆膜生产线的加热系统采用电磁加热辊为主要的加热元件，该加热系统能对钢带从宽度上细分为多个加热区域进行加热控制，并能在恒温状态下自行实现PID闭环通断加热控制，提高了控制的精度，节约了能源消耗。

5.使用机电一体化技术，促进包装机械自动化

机电一体化有两个重要的路径，一方面是运用机电一体化技术对较为传统的产业实施技术改造。另外一方面需提升单机自动化水平，让其在局部生产时达到自动化。

5.1改变当前包装机械产品

使用机电一体化技术能改变当前包装机械产品，从而使得它在各个方面都有较高的水平发展。例如：在运用传感器检测系统时，可实施在线监测，运用单片机与编程控制器实施数据处理与自动控制，并采用伺服传动代替普通的传动部件，便可使得包装机自身具有采集、检测、反馈等各项功能，运行时，可依靠程序自动进行包装作业，使得各部分运用协调、精准，进而确保产品质量，来达到降低劳动力。钢带覆膜生产线需要将PET薄膜在高温高压贴合下在钢带的两侧表面，因此必须保证钢带始终在生产线的中心线进行输送不跑偏，这除了依靠钢带生产线自身的张力闭环进行控制外，还需要伺服纠偏系统对钢带的跑偏进行在线纠偏。另外，进行复合的PET薄膜也需要保证正确贴合在钢带的两面才能生产出最终合格的产品，因此放膜系统也需要保证薄膜能实现对钢带的跟随纠偏，尤其是在生产三片罐用的覆膜材料过程中，不仅需要保证薄膜和钢带的两侧边同步对齐，还需要实现钢带中间留空不覆膜部分的窄条两面对齐，这均需要伺服纠偏系统的实现来保证。

5.2应用机电一体化可对包装机械实施功能复合

包装材料的制作与包装作业，可以将其分成两个生产环节实施单独作业，由于生产的环境较多，从而传输的工作量也在逐渐加大，运用机电一体化技术来达到功能复合，这样可使得产品在同一包装机上完成，能很好的降低生产成本。饮料用PET包装瓶的包装生产现在已经和饮料厂的灌装生产融为一体，现在新的灌装设备已经融合了吹瓶、灌装、封盖、贴标为一体的综合设备，取代了以前包装材料厂和饮料灌装厂的分开生产模式，大大节省了运输成本，提高了企业的经济效益。

结束语

综上所述，机电一体化技术和其余新技术的高速发展，这针对包装行业来讲，拥有较为重要的作用。此技术属于较为先进的新兴技术，在发展过程中不是独立存在的。科学技术的不断发展，各项技术的相互结合逐渐显现出来，之后通过相互的组合与配置，能使得产品具有更多的功能，机电一体化的发展和应用也会变得更加宽广。

参考文献：

[1]顾宇峰.机电一体化技术专业群的构建——以苏州工业园区工业技术学校为例[J].科学大众（科学教育），2019（01）：136.

[2]孙鹏辉，孙硕.机电一体化设备的故障诊断技术探讨[J].内燃机与配件，2019（01）：126-127.

[3]郭汉桥，褚丽丽.高职院校机电一体化技术专业毕业生就业情况调查分析——以清远职业技术学院为例[J].清远职业技术学院学报，2019（01）：60-64.