1前言
多年来，在自动包装方面，国内各个企业水平参差不齐，大多采用半自动包装。研究设计的全自动大袋包装机，是在半自动大包机基础上，为提高包装产能，增加机器自动化、智能化而自主设计开发并生产制造装配的新型智能机，该机具有操作方便、外表美观、性能稳定等特点。在元器件（电器元件、气动元件等）选用方面，优先选用进口元器件,使得质量可靠有保证;在设备控制和操作方面，釆用可编程逻辑控制器（PLC）进行控制，以触摸屏为用户操作界面,使得操作员上手容易、操作简便;在机器调整方面，一般只须进行简单的机器调整，就可以自动地、可靠地完成整个包装工艺;在安全防护方面，该机完善的监控和报警功能，能很好的保护机器和产品不受意外损伤，也方便操作人员迅速排除故障。
2包装机的结构特征与工作原理
2.1总体结构及其工作特征和原理
研究设计的全自动大袋包装机由机、电、气高度集成，由机械装置、电控系统、气控系统三大部分组成。机械装置在电、气的协同作用下完成一系列机械动作。该机机械部分由两大单元组成,即编织袋供袋单元和大包灌装、折边、缝包单元。图1为机器结构总图，图2为自动上袋机，图3为自动封口机。

如图2所示，自动上袋机是将编织袋放入袋库部件储存,通过吸袋部件将编织袋尾部吸起,网链输送部件将吸起的单个编织袋送到机器前端，由上开袋部件、下开袋部件将袋口打开成倒三角状,撑袋部件进入袋口，并将袋口撑成长方形，通过旋转90。,将成形的编织袋提供给自动封口机。
自动封口机如图3所示,编织袋套在夹带部件的夹带器上时，有夹袋部件将其夹持,双螺杆进料装置完成称量、灌装功能，随后夹袋部件完成展袋、放袋功能,将灌装好的编织袋放在皮带机部件上,护袋部件完成对袋口的夹持和护送功能，此时护袋部件皮带的输送线速度与皮带机部件上的皮带线速度一致，将灌装好的编织袋护送到折边、缝包工位，由自动折边缝包装置完成折边、缝包功能,最后由皮带机部件将成品输出。
2.2主要结构组成
该机主要由袋库部件、网链输送部件、上开袋及下开袋部件、撑袋部件、吸袋部件、压袋部件、自动折边缝包部件、夹袋部件、护袋部件等组成。
(1)袋库部件。如图4所示，该袋库部件为双袋库,分为左、右两个袋库，当右袋库在工作区时,左袋库为备用袋库，操作人员可在左袋库放入编织袋,一般编织袋个数在50左右，注意放置袋口的方向，袋子尾部和前挡板靠平,袋子两侧分别与左挡板、右挡板内侧靠齐。当袋检测窗下光电检测到右袋库编织袋用尽时，气缸会推动滑动平台沿箭头方向向右移动,将左袋库推入工作区,此时右袋库成为备用袋库。如此往复运动，使整个放编织袋时不需要停机。该气缸采用三位五通阀控制，处于安全考虑,操作员在放编织袋前按动按钮将阀设在中位，放完袋后将按钮复位即可。

(2)网链输送部件。如图5所示，电机减速机带动网链按图示箭头方向运动，并将其上的编织袋送达到网链前端。接近开关B是用来确定网链方形口的停止位置,该网链有两个方形口，在环形网链中均布，当接近开关B判别到方形口位置时，网链即停止;待吸袋部件将编织袋从袋库吸取，编织袋尾部正好穿过方形口被提到网链上面,在确认吸袋有效后，网链启动，带动编织袋运动。当接近开关A检测到方形口位置时,会发信给取袋部件松开编织(2)袋尾部，这样编织袋就完全由网链送达到预定位置,网链在下一个方形口被接近开关B检测到停止，按上述循环不停地完成输送编织袋的工作。

(3)上开袋、下开袋部件。如图6所示,编织袋在网链输送部件运载下到达托板上，挡袋气缸带动挡袋块提前升起，挡住编织袋前端，光电检测D在确认编织袋到达后，发信给开袋气缸,开袋气缸带动真空分配器向下运动，上吸盘、中间压块、吹气和真空分配器连接，上吸盘和中间压块同时压向托板和下吸盘，同时真空打开,在真空压力开关确认真空度达到要求后，开袋气缸带动上吸盘上移，光电检测E是用来判断开袋是否成功，如成功则将进行下一步撑袋动作，如不成功，则运行网链，将编织袋排除。开袋后袋口形状如图7所示。由上、下吸盘将袋口拉开,开袋成功的形状为图示倒三角形。光电检测E如检测不到倒三角形的上边，则开袋失败。

(4)撑袋部件。如图8所示，摆杆开合气紅带动左撑袋摆杆、右撑袋摆杆同时打开和合拢,撑袋块分别与左撑袋摆杆、右撑袋摆杆固连,以完成撑袋的功能。左撑袋摆杆、右撑袋摆杆分别绕左中轴、右中轴旋转，撑开的位置使用调节挡块来调节，以上位置根据编织袋宽度而定。
(4)撑袋杆进袋时形状和撑袋时的形状如图9所示。
左边为开袋时袋口形状,当左撑袋摆杆、右撑袋摆杆合拢并探入袋口，左撑袋摆杆、右撑袋摆杆打开,将编织袋撑成矩形。为下一步上袋做准备，如图10所示。

在伺服电机(如图8)的旋转带动下，撑袋部件有四个工作位，即准备停止位由接近开关H识别，套袋位由接近开关G识别，上袋位由接近开关F识别,接近开关位置(如图8),最后完成脱袋，此时左撑袋摆杆、右撑袋摆杆打开,在伺服电机驱动下回到准备停止位，左撑袋摆杆、右撑袋摆杆合拢为下一次撑袋作准备，如此往复循环,完成自动撑袋功能。
吸袋部件。如图11所示，气缸带动真空分配器可做上、下往复运动，真空分配器上装有吸盘、吸气口(5)等。当网链方形口在预定位置停止时，吸袋部件气缸带动吸盘向下运动到达袋库，真空吸袋，由真空压力开关读取真空值，在确认真空度达到要求时，气缸带动吸盘将编织袋底部提起，上升到预定位置，接近开关C发出信号网链开始运动，当网链运动到预定位置时，接近开关A（如图5）发出信号，吹气口吹气，释放编织袋，这样编织袋就完全落在网链上部,并随网链一起运动到达开袋工位。

（6）压袋部件。如图12所示，压袋部件具有理袋的功能。压袋轮装在Z形支架上,Z形支架的中轴与关节轴承絞接,压袋轮依靠自重压在编织袋±o当吸袋部件取袋时，被吸取的单个编织袋在尾部提升过程中（如图11）,编织袋受到压袋轮的压紧作用，处于紧绷状态，当网链运动搓取编织袋过程中，由于压袋轮的压力作用，编织袋得以理平，而不会出现折叠现象。在编织袋接近脱离压袋轮的时候，气缸会推动Z形支架，带动压袋轮抬起，以方便编织袋脱离，每取一袋气缸运动一次，如此往复循环。在左、右袋库互换时，气缸也会推动压袋轮抬起,在袋库到位后,气缸缩回，压袋轮靠自重压在成组编织袋上。

（7）自动折边缝包部件。如图13所示,成品袋经过皮带机部件输送,依次由折边机折边，缝包机缝包,最后由皮带机排除。
（8）夹袋部件。夹袋部件结构总图如图14所示,夹袋部件由夹袋组件、密封组件、展袋组件组成,分别对撑袋部件送上的编织袋完成夹袋、密封袋、展袋的功能。夹袋组件如图15所示，当撑袋部件在上袋位（如图10）时，将成形的编织袋套入了外料斗的入袋口，此时右夹袋气缸驱动右夹袋块绕右旋转中轴旋转，将编织袋的长边夹在右夹袋块上;左夹袋气缸驱动左夹袋块绕左旋转中轴旋转，将编织袋的长边夹在左夹袋块上。当左、右夹袋板将编织袋夹紧时，撑袋部件再依次运动到脱袋位、准备停止位（如图10）。在编织袋被夹紧在外料斗上时，密封组件开始动作，夹紧编织袋的两侧短边，以防止下料时有粉尘从编织袋两侧逸出，如图16。

如图16所示，上驱动气缸通过齿条齿轮传动,带动右密封架完成打开和合拢动作，右密封垫安装在右密封架上，合拢时夹持在外料斗(图15)上;下驱动气缸通过齿条齿轮传动，带动左密封架完成打开和合拢动作，左密封垫安装在左密封架上,合拢时夹持在外料斗(图15)上。左、右密封架工作时同时打开和合拢，以保证工作时间的同步。左、右密封架的工作位置如图17,左密封架、右密封架合拢和打开位置，合拢时相互平行，分别旋转90。为打开位。当处于打开位时,撑袋部件上袋,待撑袋部件回到准备停止位时，左密封架、右密封架回到合拢位置。

当密封部件完成合拢动作后，整个编织袋口四个边已被夹持在外料斗上，此时下料装置可进行下料操作，物料通过内料斗(图15)进入到袋内，待称量仪判断物料达到规定重量时，左密封架、右密封架打开，开始展袋的工作，如图18所示。左展袋气缸推动左撑袋杆绕左展袋中轴往复摆动;右展袋气缸推动右展袋杆绕右展袋中轴往复摆动，左撑袋杆、右撑袋杆同时打开和合拢。左展袋组件、右展袋组件固定在机架上,升降气缸带动支座沿左导轨、右导轨上、下滑动。如图19所示，展袋组件工作位置图。如图19所示，当下完料后，左密封架、右密封架(见图16)打开后，见图19(a)图,展袋杆从收缩位沿两侧展开，将袋口撑平。待左夹袋板、右夹袋板(见图15)打开后，见图19(b),此时装好物料的编织袋自由下落,为保证撑袋口的展平形状，展袋杆整体下移L距离。当编织袋落位时，见图19(c),展袋杆回到上移位，以脱离袋口，方便编织袋输出。展袋杆回到收缩位，见图19(d),等待下一个编织袋上袋。

（9）护袋部件。在装好物料的编织袋落在下面的皮带机后，护袋部件要完成对袋口的夹持和输送工作，将编织袋送到折边、缝包工位，如图20所示。当成品袋落在皮带机上时,此时皮带机处于停止状态，气缸推动左夹送组件绕左中轴按弧形箭头方向旋转,同时左中轴通过传动箱将动力传给右中轴，右中轴带动右夹送组件沿相对方向旋转，二者合拢，将编织袋口夹持。伺服电机通过传动箱将旋动动力分别传递给左输送皮带、右输送皮带,护送编织袋口移动；同时,皮带机部件皮带启动，带动成品袋沿直线箭头方向移动，将成品袋输送到下一个工位——折边缝包工位。整个护袋部件的高低可以通过升降装置调整，以满足不同编织袋的要求。左、右输送带和皮带机部件的线速度应调整为一致。护袋部件的工作位置如图21。

如图21所示，气缸收缩位，左夹袋组件、右夹袋组件处于图示打开位置时,成品袋落下;气缸伸出，左夹袋组件、右夹袋组件合拢，将成品袋口夹持，左、右输送带旋转，将成品袋送到下一工位，左夹袋组件、右夹袋组件恢复到打开位置，等待下一袋落下,如此循环往复。
3包装机的主要规格及技术参数
研究所设计的基于粉状物料的全自动大袋包装机的主要规格及技术参数如表1所示。

4总结
研究设计的适用于粉末灌装的全自动大袋包装机具有如下优点：
1）操作简便，易于实现自动化控制。通过可视屏设定参数后，可自动无人化生产，产线只需人员巡视解决可能偶然岀现的故障。
2）结构简洁，输送稳定。可高速、稳定生产，非常适合大批量、长时间、生产动作重复性高的粉末灌装生产装箱线。
3）安全防护设备完善，能很好的保护机器和产品不受意外损伤，也方便操作人员迅速排除故障。
4）制造成本低，价格适当。具有良好的性价比，可减少客户的投入及减少成本回收周期，有较广的应用前景。

作者程亮，王云亮，陈羿，荣亮，张端瑞

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