全自动包装机在小苏打生产的应用

肖燕军,刘 勇

(江西晶昊盐化有限公司，江西樟树 331200)

江西晶昊盐化有限公司小苏打装置于2020年10月建成投产，实现一次性开车成功。2020年11月通过72 h达产达标考核，产品达到设计标准和产能，目前日产量已突破200 t。小苏打装置原设计采用的是半自动包装机，考虑到节省人工成本，减轻工人劳动强度，我们最终采用了经过厂家多次改进，目前较为先进的ZDB-II型自动定量包装机。

1 ZDB-II型全自动包装机生产线简介

全自动包装生产线主要包括自动供袋机、自动套袋机、全自动定量包装机、抱袋缝包机、皮带输送机、自动喷码机、复检机、机械手码垛机等，其工艺流程如下：自动供袋—自动上袋—自动定量包装—自动折边缝包—倒袋输送 —皮带输送—爬坡输送 —重量复检—剔除—垛盘输送—机械手码垛—满垛输送—带托盘入库。

2 ZDB-II型全自动包装机主要特点

ZDB-II型自动定量包装机是新一代“高精度，高速度，经久耐用，故障率极低”的新型全自动定量包装机。其显著特点如下：

1)简单实用，故障率低：完成同样的事情采用的机械结构及动作相对简单，特别是在高腐蚀场合，故障率大幅降低，维修量是同类仿进口产品的五分之一。

2)套袋成功率高：自动套袋采用长短干结构及硬质合金吸头，机械结构重量大大减轻，套袋成功率及效率得到提高，对袋子无特殊要求，不覆膜也能自动套袋，硬质合金吸头大幅提高了吸头使用寿命。

3)包装过程粉尘较小，采用拨袋除尘装置，巧妙的将袋口拨袋整形与除尘结合在一起，除尘效果非常好。

4)包装速度快：由于采用电动执行器给料关断机构，不但功率小、节能(是螺旋秤功率的三分之一)，而且关断迅速准确，从套袋、定量称量到抱袋缝包，各部分设备进一步优化设计，得到了较高的包装速度，单秤可达到8～10包/min。

5)计量精度准确：包装机为一机一秤结构方式，它采用了先进的称量控制系统和科学的物流过程控制，利用高速采样，预设时间定位、料袋接口的流通面积和体积尺寸优化等功能措施，使其称重速度既快速又准确。

6)设备运行平稳：采用伺服抱袋折边缝包机构，达到了在包装过程中物料袋始终站立不倒的效果，具有准确移位、结构简单、无需减震机构等特点，解决了以前在自动包装过程中，粉状物料内含有大量气体时容易倒袋问题。伺服抱袋动作迅速柔和，运行平稳。

3 ZDB-II型全自动包装机主要参数

生产能力：单套定量包装机400～600包/h

单包重量：25 kg/bags、50 kg/bags分段定制

称重精度：±0.1 kg/bag(2σ)

码垛能力：1200～1400 bags/h

托盘尺寸：2100×1500×240 mm

设备材质：与物料接触部分316 L不锈钢，其余部分采用304不锈钢制作

除尘系统：风量3 966 m3/h

电机功率：3 kW

压缩空气：0.5～0.6 MPa，20 m3/h

4 包装生产线主要设备介绍

4.1 自动供袋机

有预置工位和取袋工位，可在预置工位放置约50条包装袋，待取袋工位的包装袋用完时，预置工位的包装袋自动转移至取袋工位，这样既保证了包装机连续工作，又给操作人员留出了添加包装袋的时间。

4.2 自动套袋机

采用的自动套袋机，相比其他套袋机，具有以下优点：

1)由于采用长、短吸杆加吸头代替原来多工位或包装机械手，使上袋机构重量大大减轻，只有包装机械手重量的十分之一，套袋效率大大提高，节省了能源和制造成本。

2)部件不需维修。由于长、短杆和吸头造价低廉，使用3～5年后根据情况作出处理，能够实现局部零部件更换的效果，使用中不需维护保养，根据装的物料性质的不同，可以很方便的更换成耐腐蚀材料，如原普通钢管换成特殊材料制成的不锈钢管、钛管或工程塑料管等管材，使这种上袋——转动套袋很容易在环境比较差的物料上实现全自动包装，解决了以前包装机械手和吸头材料不耐腐、使用寿命短、常常更换零部件、不便维修的缺点。

3)由于长、短吸杆重量轻，长、短吸杆加长后，更方便由下向上转动90°来实现转动套袋，进一步提高了效率。同时对于腐蚀性强的物料，长短吸杆的加长，使整体的套袋机构远离了包装现场，也就是远离了腐蚀源，所以这种自动套袋装置也可以长周期稳定的运行在环境较差的物料上。

4)套袋动作简洁运行效率高，每小时套袋速度可达1 500次，而且料袋与吸头不易滑脱，上袋的成功率提高到99.9%。

8)吸头是硬质材料制作的，比橡胶吸头要耐磨损，大大提高了使用寿命；打破了以前认为吸头(或称作吸盘)要用橡胶等软质材料制作的惯例。

上袋能力：1 200袋/h

4.3 自动定量包装机

采用斗式双秤定量称量，称量斗悬挂在四个称重传感器组成的支架上，料仓的物料通过软连接进入给料装置，通过给料装置搅拌使物料均匀通过，减少给料过程的冲击，给料装置下端有一个由执行器控制的插板阀，当插板阀打开时物料送达定量称量斗，由电子秤定量称量，为了使称量快而准确，按插板阀开度的大小变化将给料分为：快给料、中给料、慢给料，称重电脑设定了包装定量值、中给料控制值、慢给料控制值、超差报警值，当快给料达到中给料、慢给料值时，称重电脑发出相应控制信号，下料执行器关闭一部分给插板阀，达到中给料、慢给料目的，当称量达到定量值时，称重电脑发出信号，下料执行器关闭插板阀，并给出称量完成信号。

落料斗下部设置有带料门的二级料斗，称量斗内的物料先放到二级料斗中，由二级料斗放入包装袋中，目的主要是降低落料高度差，减少对包装袋的冲击及包装过程中的粉尘。

整个工作过程有控制系统程序控制，当称量完成，物料由称量斗放入二级料仓，当称重电脑值为零时，说明物料已下完，称量斗料门关闭并开始下一次称量，此时当设备检测到自动上袋完成信号，二级料斗料门打开，物料瞬间进入包装袋，按参数设定延时N秒，二级料斗料门关闭，夹袋电磁夹自动打开，定量包装完成。当二级料仓料门关闭后并接到称量完成信号，称量斗再次向二级料仓放料，以此循环连续包装。(二级料仓有无物料完全由程序记忆完成。)

定量称量范围：25 kg、50 kg，分段定制

包装速度：400～600包/h

4.4 伺服抱袋缝包机

抱袋缝包机主要由包装袋拍打机构、折边机、缝包机、抱袋输送机等几部分组成，实现装好物料的包装袋折边、缝包、输送的功能。伺服抱袋折边缝包机构，达到了在包装过程中物料袋始终站立不倒的效果，具有准确移位、结构简单，无需减震机构，无故障运行时间长和安装使用方便的特点，解决了在自动包装过程中，粉状物料内含有大量气体时容易倒袋的问题。同时由于料袋不倒包，抱袋行程短，伺服抱袋动作迅速柔和，因此运行平稳可靠。

折边机构将料袋口折边送入缝口机，缝纫时通过光电传感器检测，可在任意位置启动或停止，含自动断线检测功能。

最大缝纫速度：0.4725 m/s

最大缝纫进给量：10.5 mm

缝合率：>99.5%

电机功率：0.25+0.75 kW

缝口高度：800～1 400 mm

输送速度：0.19 m/s

4.5 折边机

ZDB-II型全自动包装机配套的折边机是专为伺服抱袋缝包机设计的，与传统使用的折边机工作过程不同，具有以下优点：

1)折边机构主要由折边翻板、折边衬板、折边护板、翻板气缸、张开气缸组成，取消了传统折边机的夹带输送机构，包装袋前行依靠伺服抱袋缝包机抱袋夹杆带动，张开气缸带动折边护板的一边横向移动50 mm，折边衬板和折边护板间隙张大和合拢缩回到固定间隙动作，当折边衬板和折边护板间隙张大时，物料袋上口在折边机内无阻力快进入3/4处变为缝包速度行进，同时折边衬板和折边护板间隙合拢缩回到固定间隙，翻板气缸动作带动折边翻板将包装袋折边。折边机具有结构简洁，易损件少，故障低的特点。

2)由于取消了传统折边机的夹带输送机构，使得夹带杆上需留用于折边的料袋较短，在不改变物料重量前提下，有效减少了折边所需料袋长度，减少了生产成本，适用于各种材质的编织袋、纸袋及复合袋的自动包装折边。

3)折边机构采用张开气缸将折边衬板和折边护板间隙张大，故袋子在前行过程中阻力较小不易堵袋，可以较高的速度前行，这种方式折边不仅适合普通物料袋，更加适用于较软的物料袋。

4)本折边机与传统折边机比较，折边更平整，不易堵袋褶皱，边沿整齐。

4.6 机器人码垛单元

采用机器人自动码垛系统，两条生产线共用一台机械手码垛。机械手采用日本川崎品牌，PLC自动控制。

码垛能力：1 000～1 200袋/h

5 ZDB-II型全自动定量包装机试运行主要问题及改进

5.1 改进防叠包装置

由于小苏打小袋全自动包装线为2台包装机对应1条码垛线，包装袋分别通过直线输送带和弯道输送带汇合到码垛输送线上，在调试阶段偶尔出现叠包现象，影响了包装袋的正常输送。

改进防叠包装置，将红外探测点距离进行了调整，并增设了2个预警光电开关，使有包无包感应更加可靠；同时还调整了防叠包程序参数，通过改进很好解决了包装袋汇合处叠包问题。

5.2 喷码机喷头跟随机构

包装机在传送带处安装有包装袋喷码机，因喷码机喷头紧邻传送带且包装袋处于刚经过导向轮调整段，所以调试阶段包装袋经常出现挂(刮)喷码机喷头，无法正常喷印生产日期现象。

制作喷码机安装在传送带挡板外侧随包装袋运行喷字方式的喷头跟随机构，并重新调整了包装袋导向机构的定位，有效地防止了包装袋挂(刮)喷头问题。

5.3 折边夹杆加装硬质硅胶

包装机抱袋折边夹杆原为金属面对夹式夹杆，在工作过程中因运行速度快、对夹力大、包装袋较薄、金属硬面碰撞等原因，时有将包装袋夹损情况出现。

将夹杆对夹面加装了硬质硅胶进行缓冲，从而解决作过程中夹杆将包装袋夹损问题。

5.4 改进倒包器以满足多种规格包装袋

原包装机倒包器用于25 kg包装袋的推送时使用良好，但用于50 kg包装袋的推送时如不进行调整则会因包装袋中心位置上移，导致包装袋无法正常推送出现卡包现象，每次进行包装重量调整时都要进行倒包器的重新改动调试，较为繁琐。

将倒包器改制成双层推面结构，同时将推包探测头位置进行相应调整后，目前各种规格的包装袋在不调整倒包器的状态下都能满足倒包需要。

5.5 升级称量控制器方便清零操作

由于小苏打产品为粉状物料，所以包装过程中因物料流动性差、物料密度不均等原因，包装称量经常出现重量微偏差，偏差积累到一定量后需进行清零纠偏操作。手动清零操作较为繁琐费。

将原使用的Ⅱ型称量控制器升级到Ⅴ型称量控制器，现在只需在现场将包装称控制钮关闭后再打开，就可以自动实现清零操作，方便实用。

5.6 包装称重过程中物料满袋或下料口漏料

由于气缸推力不足致使料仓仓门关闭动作缓慢造成漏料或包装量超重，更换了节流阀并重新调整了气缸进气量后，彻底解决了这一问题。

5.7 拣重秤输送皮带电机因卡包积压致使电机线圈烧坏

拣重秤连续快速推下的重量不合格产品量过多堵住了推包口，造成物料堆积皮带无法运行烧坏电机线圈的，及时进行包装称重清零和清理不合格物料保证推包口空间，有效地减少了了同样情况的发生。产品运输弯道急转走道，在连续跟包时易发生顶撞偏斜并挤偏导向板现象，另外皮带输送电机功率偏小和过载保护设置过大也是导致电机线圈烧坏的关键因素。经过对转弯处导向板的调整、皮带电机的加大功率和电机过载保护的重新设置，解决了这一问题。

5.8 调整供袋机构推送杆与抱袋侍服机构动作时间

供袋机构推送杆与抱袋侍服机构时有碰撞，导致供袋机构推送杆弯曲变形无法正常使用。

供袋机构推送杆与抱袋侍服机构同步间隔时间较小，当压缩空压力波动或气体过滤器滤芯堵塞时，供袋机构推送杆速度变慢就会与抱袋机构相碰撞。通过调整两个执行机构的动作间隔，同时及时清理过滤器滤芯保证压缩空气压力，消除了这一问题。

6 目前存在的问题

1)由于小苏打生产过程中产品的堆积密度会发生一些变化，如果堆积密度小到一定程度包装时会出现满袋现象，为了保证折边正常进行，包装袋拍打机构需不停拍打排除物料中的空气，严重影响包装速度。

2)供袋机构负压吸管因直接吸取现场包装袋，所以会抽入部分现场粉尘，滤清器需经常进行清理，影响包装正常进行，需进一步改进。

3)包装系统的称重传感器作为精密仪表暴露在空气中，易粘附粉尘导致称重偏差，需经常进行吹扫清理，下一步考虑加装除尘装置减少粉尘。

4)包装系统配备的喷码机(VIDEOJET-1201)由于连续生产,稀释剂的使用量较大，经常出现因稀释剂使用完检查发现不及时，致使包装袋喷码不清晰或无喷码故障，下一步考虑加装报警装置，提前发现并消除喷码机故障。

另外，生产操作过程中，需加强操作人员操作技能、维护保养的培训以及提高检修人员故障排除能力，切实做好全自动包装机的定期维护、日常保养、预见性检修等工作，以实现包装机长周期稳定使用。