姜鑫

 陕西国防工业职业技术学院机电研究所（西安710300）

摘要结合超市的实际情况设计了立式自动包装机结构，首先借鉴了现有市场上的主流结构和控制系统，提出了符合超市实际情况的包装机尺寸和工艺设计，通过PLC控制可以更有效的实现自动化控制，减小人工作业强度。

关键词  散料；食品；包装机；结构设计：控制

 超市的散料食品区（如糖果、巧克力、水果、西点、黄豆、坚果等区域）的食品在包装过程中往往需要人工来完成，不仅人工劳动强度高，还占用了大量的劳动时间，尤其是在节假日期间客流量较大时，散料食品的包装就成为了一项繁重的工作。基于与西安某大型连锁超市和相关包装厂家根据该超市特点设计了一种全自动食品包装机，经过试运行阶段发现具有

4个特点。

 1)由于超市经营面积所限，包装机的结构尺寸不能过大，噪音不能过高，所以该机的结构尺寸为1 800mm×800 mm，占地面积小，整机采用铝合金材质，重量轻，易拆卸，偏于运输与安装。

 2)该立式包装机适合于膨化食品、虾条、花生、爆米花、麦片、瓜子、果冻、白糖和食盐等颗粒状条、短条状、粉条状食品的包装。

 3)可以采用不同的包装材料，如PE薄膜、PP、PVC、HDPE、BOPP等各种材料，可以根据不同的食品包装要求更换外包装材料。

  4)整机自动化程度非常高，通过加装控制屏后，操作人员只需要在操作屏界面上点击相应触点，设置好加工袋数即可，对操作人员的素质要求不高。

1  结构设计

1.1主机结构

  包装机的结构如图1所示。卷筒薄膜在纵封滚轮的牵引下，经导辊进入制袋成型器形成管状。纵封滚轮在牵引的同时封合纸管对接两边缘。随后由横封辊闭合实行横封切断。同样，每次横封动作可同时完成上袋的下口和下袋的上口封合，并切断分离。物料的充填是在纸管受纵封牵引下行至横封闭合前完成的。

 由于此包装具有合理性和科学性，所以很多立式包装机均采用这种设计方案，并且可以根据要求设计出多种的袋型，也可以更换多种包装材料，比如黄豆的包装就可以采用PE薄膜，瓜子的包装可以采用纸袋，总之可以根据食品的包装要求及时在设备上调整。

1.2横封气缸结构

 如图2所示为横封机构，该结构由横封气缸、底座和压紧凸模所组成，当食品进入包装袋后下行时，根据PLC设定好的下行检测信号，横封气缸伸出，迅速压紧包装袋口，及时切断，这样包装好的成品袋便自动掉落在下面的输送盘架上。为了保证包装袋不会出现“大鼓肚”的现象，在横封机构的上侧安装有纵封装置，如图1中15所示，该部分不仅完成了塑料薄膜纵向端的封口工作，还可以减少食品自重所引起的膨胀现象。

1.3上料盘结构

 上料盘安装在包装机的最上方，即图1中的结构4，其外形结构如图3所示，其重要性有两点。

 1)要保证每个包装袋内食品的质量是统一的，而这一过程是在上料盘中来完成的，所以上料盘的精确分拣是重要的环节。

 2)由于尺寸和价格因素的限制，不可能在上料盘上加装自动秤或其它检测结构。

 所以所设计的上料盘结合实际情况，在转料盘上开设4个通孔，其作用相当于量杯，首先将带包装的食品导入到料筒里（图3中漏斗形结构），转料盘开始旋转，当其中一个转料盘上的通孔旋转到与料筒相互重合时，食品由于自重迅速下落，当转料盘继续旋转，转料盘通孔与料筒分开，直至下一个通孔与料筒重合。可以看出这样的一种纯机械结构设计不仅构造简单、方便灵活，而且还节省了尺寸、节约了资金。如果想调整食品包装的质量，只需要调整转料盘的转速即可，转速越高，下落的食品越少，反之转速越低，物料盘通孔与料筒的重合时间越长，下落的食品也就越多。

1.4整体结构视图

 为了更加清晰直观的表现出真个包装机的结构，采用Solidworks 2012绘制出的该结构总装图。从图4(a)、(b)中可以看出包装机前部的结构组成，图4 (c)中可以看出背部的卷筒、薄膜、导辊、薄膜分切装置等，可以看出薄膜的转运、拉伸、分切、导向的过程，图4(d)该设备的空间结构，可以看出薄膜的转运、拉伸、分切和导向的过程。

2控制过程分析

2.1包装过程控制

 设备采用PLC控制系统，触摸屏组态监控，操作方便、直观高效，安装传感器后定位准确，并能实现多种自动报警保护功能，特别是缺料报警和无膜报警，最大限度减低损耗，具体控制过程分析如图5所示，PLC接线端如图6所示。

2.2温度控制

 要保证良好的封装效果，必须要控制好温度，温度控制仍然在原西门子S7-200 CPU226机型的备用端安装E5CA-Q2温度传感器，根据包装袋的材料调整合适的纵封温度和横封温度，结构控制过程如图7所示。

3结论

 结合超市的实际情况设计了立式自动包装机结构，首先借鉴了现有市场上的主流结构和控制系统，提出了符合超市实际情况的包装机尺寸和工艺设计，通过PLC控制可以更有效的实现自动化控制，减小人工作业强度。后期将通过有“包装之乡”的西安户县某包装机械厂设计的食品级超薄铝箔机组搭配，完成超市中烧烤类、熏制类食品的超薄铝箔包装，设备的使用还将通过进一步的验证以完善各项功能。