自动包装机的结构设计及规范运用
2010-03-18 09:49:04.0 来源：机械专家网 责编：陈运荣
- 摘要：
- 自动化水平在制造工业中不断提高，应用范围正在拓展。包装行业中自动化操作正在改变着包装过程的动作方式和包装容器及材料的加工方法。实现自动控制的包装系统能够极大地提高生产效率和产品质量，显著消除包装工序及印刷贴标等造成的误差，有效减轻职工的劳动强度并降低能源和资源的消耗。
【CPP114】讯：自动化水平在制造工业中不断提高，应用范围正在拓展。包装行业中自动化操作正在改变着包装过程的动作方式和包装容器及材料的加工方法。实现自动控制的包装系统能够极大地提高生产效率和产品质量，显著消除包装工序及印刷贴标等造成的误差，有效减轻职工的劳动强度并降低能源和资源的消耗。
一、自动包装机的应用优势：
具有革命意义的自动化改变着包装的制造方法及其产品的传输方式。设计、安装的自动控制包装系统，无论从提高产品质量和生产效率方面，还是从消除加工误差和减轻劳动强度方面，都表现出十分明显的作用。尤其是对食品、饮料、药品、电子等行业而言，都是至关重要的。自动装置和系统工程方面的技术正在进一步深化，并得到更广泛的应用机器人学(Robotics)已经改变了人机的共存方式。自动包装的关键在于依据生产加工或包装过程，设计出一个能够得以实现自动控制的结构方案。显然，自动装置(机械手或机器人)的选择取决于这一过程的需求及特性。依据定义，一个自动装置即是能通过自动控制或遥控方法完成任务的一台机器或一个机构。它可以是简单的，例如，从一个位置移向另一位置的一种单轴结构的气动压力联动装置；也可以是复杂的，例如，具有六轴结构的能动外科手术的机器人。包装过程的各个项目选择以及各类工业自动化机构，可以在一个具体工作场所的空间范围内，使每一个设计方案完成一项任务。
二、自动包装机的结构设计：
（一）、自动装置的结构型式是多种多样的：
如可以满足某一项具体操作的需求。工业机械手的结构特点都处在单轴与六轴之间。根据这种轴结构的性能，机械手“臂”的设计在运动可控程序下，操作一个端部操作器或臂端工具。轴的数量代表了机械手臂的“自由度”。另外，还有辅助臂。例如，传送带的轴等，但它们通常不是以机械方式与机械手主臂相联结的。对于不同机械手形式，一般都是根据其“x”、“y”、“z”三个主轴组成的坐标系来分类的。大多数机械属于下述五种基本类型之～：笛卡尔或直角坐标系、圆柱面坐标系、旋转式或铰链式坐标系、球面或极坐标系和柔选工组合型机械手(SCARA)。
（二）、自动包装机自动功能的外部设备：
一个完整的自动化结构方案由很多部件组成，其中，端臂操作工具、材料运送装置和识别／验证系统是主要组成部分。
1、臂端操作工具
机械手就是利用与其端部联接的装置从一个位置移到另一位置的一种工具。臂端操作工具，即端部操作器，是用来抓取产品、定向移动和感受性能参数的一个部件。在包装应用中，端部操作器通常设计成能直接使用的真空套、夹紧爪或两者结合的型式。它们的结构方案可以从单一型的真空套到系列型真空套或夹紧爪的排列式结构等。
2、材料输送装置
材料运送及处理装置是在传动和制造过程中，为产品的输送、储运和控制时自动移动所需要的某些类型的设备。其中包括动力传送带、单轨吊车、自动导向车和机械手等。在包装过程中，需要考虑材料运送处理的因素有：产品形状、重量及材料性质；在运输、包裹及装载期间产品的运速、距离和方向；与其他装置进行联接时所需控制水平以及如果需要时允许重新形成构件的机动灵活性。一种典型的材料运送及处理系统包括：带型输入传送器、贴标机、条码阅读器、自动装置和输出传送器。一个用户图形界面提供了描绘出托盘堆码形式的容易操作的平台。根据控制生产的工件数量，机械手抓取、定向移动和安放(堆码)每个包装容器(箱、盒、桶和罐等)在正确的托盘位置上。
3、识别及验证系统
识别、验证和精确跟踪产品的能力已经成为整个包装系统不可缺少的环节。识别方法可以使用传统的条码到无线电射频(RF)传感器，它们能够跟踪托盘或全部产品。联机的条码印刷及验证也是必要的。能够提供有效可靠手段，确保产品质量的可视技术(Visiontechnology)可用于包装的很多场合，例如，产品的检测和定颉⒊涮钏?郊凹剖?⒐庋??辍⑽淖质侗稹⑻?晡陌秆橹ぁ⒈晏?锹家约叭?课淖趾屯夹蔚难橹?离开生产线)等。条码系统通过产品型式、日期／区码和制造厂名为印前或联机的印刷工序识别产品。条码扫描仪和视频识别系统记录并验证产品标贴以确保识别的完整性。一种典型的可视条码检测能力可以确认每个条码对应于每种产品。
一、自动包装机的应用优势：
具有革命意义的自动化改变着包装的制造方法及其产品的传输方式。设计、安装的自动控制包装系统，无论从提高产品质量和生产效率方面，还是从消除加工误差和减轻劳动强度方面，都表现出十分明显的作用。尤其是对食品、饮料、药品、电子等行业而言，都是至关重要的。自动装置和系统工程方面的技术正在进一步深化，并得到更广泛的应用机器人学(Robotics)已经改变了人机的共存方式。自动包装的关键在于依据生产加工或包装过程，设计出一个能够得以实现自动控制的结构方案。显然，自动装置(机械手或机器人)的选择取决于这一过程的需求及特性。依据定义，一个自动装置即是能通过自动控制或遥控方法完成任务的一台机器或一个机构。它可以是简单的，例如，从一个位置移向另一位置的一种单轴结构的气动压力联动装置；也可以是复杂的，例如，具有六轴结构的能动外科手术的机器人。包装过程的各个项目选择以及各类工业自动化机构，可以在一个具体工作场所的空间范围内，使每一个设计方案完成一项任务。
二、自动包装机的结构设计：
（一）、自动装置的结构型式是多种多样的：
如可以满足某一项具体操作的需求。工业机械手的结构特点都处在单轴与六轴之间。根据这种轴结构的性能，机械手“臂”的设计在运动可控程序下，操作一个端部操作器或臂端工具。轴的数量代表了机械手臂的“自由度”。另外，还有辅助臂。例如，传送带的轴等，但它们通常不是以机械方式与机械手主臂相联结的。对于不同机械手形式，一般都是根据其“x”、“y”、“z”三个主轴组成的坐标系来分类的。大多数机械属于下述五种基本类型之～：笛卡尔或直角坐标系、圆柱面坐标系、旋转式或铰链式坐标系、球面或极坐标系和柔选工组合型机械手(SCARA)。
（二）、自动包装机自动功能的外部设备：
一个完整的自动化结构方案由很多部件组成，其中，端臂操作工具、材料运送装置和识别／验证系统是主要组成部分。
1、臂端操作工具
机械手就是利用与其端部联接的装置从一个位置移到另一位置的一种工具。臂端操作工具，即端部操作器，是用来抓取产品、定向移动和感受性能参数的一个部件。在包装应用中，端部操作器通常设计成能直接使用的真空套、夹紧爪或两者结合的型式。它们的结构方案可以从单一型的真空套到系列型真空套或夹紧爪的排列式结构等。
2、材料输送装置
材料运送及处理装置是在传动和制造过程中，为产品的输送、储运和控制时自动移动所需要的某些类型的设备。其中包括动力传送带、单轨吊车、自动导向车和机械手等。在包装过程中，需要考虑材料运送处理的因素有：产品形状、重量及材料性质；在运输、包裹及装载期间产品的运速、距离和方向；与其他装置进行联接时所需控制水平以及如果需要时允许重新形成构件的机动灵活性。一种典型的材料运送及处理系统包括：带型输入传送器、贴标机、条码阅读器、自动装置和输出传送器。一个用户图形界面提供了描绘出托盘堆码形式的容易操作的平台。根据控制生产的工件数量，机械手抓取、定向移动和安放(堆码)每个包装容器(箱、盒、桶和罐等)在正确的托盘位置上。
3、识别及验证系统
识别、验证和精确跟踪产品的能力已经成为整个包装系统不可缺少的环节。识别方法可以使用传统的条码到无线电射频(RF)传感器，它们能够跟踪托盘或全部产品。联机的条码印刷及验证也是必要的。能够提供有效可靠手段，确保产品质量的可视技术(Visiontechnology)可用于包装的很多场合，例如，产品的检测和定颉⒊涮钏?郊凹剖?⒐庋??辍⑽淖质侗稹⑻?晡陌秆橹ぁ⒈晏?锹家约叭?课淖趾屯夹蔚难橹?离开生产线)等。条码系统通过产品型式、日期／区码和制造厂名为印前或联机的印刷工序识别产品。条码扫描仪和视频识别系统记录并验证产品标贴以确保识别的完整性。一种典型的可视条码检测能力可以确认每个条码对应于每种产品。
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