基于矢量控制的塑料薄膜制袋方法技术

本发明专利技术公开了一种基于矢量控制的塑料薄膜制袋方法。本发明专利技术采用至少一对以上圆筒形热封刀，所述圆筒形热封刀与匀速运动的塑料薄膜线速度相同；所述的圆筒形热封刀在热封区间所对应的圆心角可调，从而适应制袋速度的变化或者热封时间的变化。利用本发明专利技术的矢量控制方法，线速度可以达到每分钟100米或以上；同时不需要倍送，就可完成无限长的袋子；此外本发明专利技术中的制袋速度、热封温度、热封时间均可调，由此对材料的适应性更广。对材料的适应性更广。对材料的适应性更广。

【技术实现步骤摘要】
基于矢量控制的塑料薄膜制袋方法


[0001]本专利技术属于塑料包装领域，涉及一种基于矢量控制的塑料薄膜制袋方法。

技术介绍

[0002]软包装行业有五大主要工序，按顺序分为：制膜、印刷、复合、分切/检品/复卷、制袋；其中制袋工序使用的设备通常称为制袋机，制袋工序的产成品
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包装袋的非常重要的一个质量衡量指标叫热封牢度，热封牢度是由制袋机的热封工艺参数(热封三要素)决定的，即热封温度、热封时间和热封压力。
[0003]目前主流的制袋机的热封刀(也称烫刀)组件及主传动力的传递结构如图1，该结构的工作原理如下：可热封材料(PE、PP等，以下简称薄膜)在热封刀7和硅胶板8之间穿过，薄膜是由相应的牵引机构以间歇运动的方式牵引完成。主传动电机12通过偏心轴13驱动连杆11，连杆11带动传动导板10做上下往复运动，而传动导板10又通过贯穿于下横梁9的传动导杆5与上横梁3连接，上横梁3上设置有热封刀7，热封刀7与下横梁9上的硅胶板8对应，同时通过上并紧螺帽1、弹簧2和下并紧螺帽4进行传动导杆5与上横梁3的紧固。
[0004]如图2所示，主传动机构完成旋转一周对应0～360度的一个周期，其中的B到C区间是热封刀对薄膜进行热封的区域，其它区域则对应牵引机构完成对薄膜的牵引。前述中薄膜的牵引是由伺服电机拖动相应的牵引机构完成的，伺服的升降速运动曲线通常由图3所示。从图中可以看出，无论是第一种梯形曲线还是第二种非线性的曲线，都是四段速度控制区间：0～t1升速区间、t1～t2匀速区间、t2～t3降速区间、t3～t4低速等待区间。由拖动控制与柔性材料的张力关系得知：这四段区间内的张力都是在变化的。由此不可避免存在的一个问题：不同基材材料结构组成的薄膜在制袋过程中因为延伸性的不同(张力特性的差异)就造成制袋成品瑕疵的存在(比如热封的美观度、切口位置造成的大小边、成品袋的平整性等等)，特别是单一材质的薄膜(比如PE复合PE的薄膜)。
[0005]由于塑料包装制品产生的大量的白色污染，迫切需要可降解、可回收的单一材质(指PE复合PE、PP复合PP等材料结构的薄膜材料)。而单一材质的薄膜因为材料结构的原因，具有高延伸性，表现出来的是小张力特性，这样在高速制袋过程中其张力很难控制，在对边进行热封时容易拉伸变形；同时塑料薄膜会产生位移，很难形成高速；依据上述的热封结构，现有的制袋机只适合非小张力的薄膜，制袋长度30～500毫米、制袋速度30～200次/分钟。在处理这种小张力的薄膜时，只能以牺牲制袋速度的方式进行生产，速度最快只能达到50～60次/分钟，从而生产效率非常相对低下。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术的不足，提供一种基于矢量控制的塑料薄膜制袋方法。本专利技术方法中，多层复合塑料材料或单一材质塑料材料能以匀速运动方式进行制袋，解决了高速运行难度大、张力控制波动范围大的问题，实现了单一材质(小张力)塑料薄膜高速制袋。
[0007]本专利技术解决技术问题所采取的技术方案为：
[0008]基于矢量控制的塑料薄膜制袋方法，采用至少一对以上圆筒形热封刀，所述圆筒形热封刀与匀速运动的塑料薄膜线速度相同；所述的圆筒形热封刀在热封区间所对应的圆心角可调，从而适应制袋速度的变化或者热封时间的变化。
[0009]进一步说，所述的圆心角可调由改变圆筒形热封刀对的中心距实现。
[0010]进一步说，所述的圆筒形热封刀可产生微变形，从而来适应所述中心距的改变。
[0011]进一步说，当加快或减慢制袋速度时，若不改变热封温度，则热封时间也保持不变，所述中心距对应的减小或增大。
[0012]进一步说，当制袋速度时保持不变时，若需要增加或减小热封时间时，则所述中心距对应的减小或增大。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014]1、以往间歇式制袋机的线速度最高每分钟不超过50米，利用本专利技术的矢量控制方法，线速度可以达到每分钟100米或以上；
[0015]2、以往间歇式制袋机在制作比较长的包装袋时，需要用倍送的方式来完成，利用现在本专利技术的矢量控制方法，不需要倍送，就可完成无限长的袋子；
[0016]3、本专利技术中的制袋速度、热封温度、热封时间均可调，由此对材料的适应性更广。
附图说明
[0017]图1为现有的制袋机的热封刀组件及主传动力的传递结构图；
[0018]图2为热封刀在一个周期内所对应的热封区；
[0019]图3为伺服电机运动曲线图；
[0020]图4为本专利技术的热封机构图；
[0021]图5为旋转体热封刀组件与热封刀跟随的距离示意图；
[0022]图6为旋转体热封刀组件的角速度分析图；
[0023]图7为一出二制袋示意图；
[0024]图8为旋转体热封刀组件的相位同步示意图；
[0025]图9为本专利技术控制系统框图。
具体实施方式
[0026]本专利技术改进了现有制袋机的热封方式，使得塑料薄膜能够保持匀速运动(从而不牺牲制袋速度)，为此本专利技术将原有的热封刀由上下运动方式调整为旋转运动。如图4所示，本专利技术的制袋机包括张力组件2、速度编码器3、色标传感器4、上旋转体热封刀组件5和下旋转体热封刀组件6。塑料薄膜1通过张力组件2再通过速度编码器3，做匀速运动(其线速度为V)，经过速度编码器3时，速度编码器3检测到塑料薄膜1实时的线速度V，反馈给上旋转体封刀组件5和下旋转体封刀组件6，得出旋转的速度。由色标传感器4检测到薄膜上的色标，上旋转体封刀组件5和下旋转体封刀组件6在热封时间段9沿着上旋转体旋转方向8和下旋转体旋转方向7进行旋转，上下旋转热封刀组件做旋转运动，由于热封需要热封时间，在其热封时间段(区间)内热封刀组件与匀速运动的塑料薄膜要相对静止(即线速度V同步)，采用改变上下旋转热封刀组件的中心距H使其旋转的半径R产生变化，同时旋转的矢量速度即角速度ω变化(可通过热封刀组件驱动轴的转速变化来实现)，来完成热封刀组件与塑料薄膜
做线速度同步运动。依据上述改进后的制袋机，可以满足塑料薄膜制袋的四要素：薄膜张力、热封温度、热封压力、热封时间。
[0027]如图5所示，在本专利技术的制袋机实际开机运行中需要设定的数据项包括：制袋长度L(单位MM)、制袋速度V_Pitch(也称为节拍速度)、热封比例系数Seal_Ratio，基于上述设定的参数，可计算如下参数：
[0028]薄膜运动的线速度V_Line＝L*V_Pitch/1000，单位为M/Min，V_Pitch对应到传统步压式制袋机的节拍速度(Pcs/Min)；在本专利技术中薄膜运动的线速度V_Line＝热封刀组件的线速度V_Rotate，从而保证热封时间段(区间)内热封刀组件与匀速运动的塑料薄膜相对静止；
[0029]周期时间T＝1000/(V_Pitch/60)，单位为MS，对应到制袋速度的制袋节拍时间，也是滚刀组件的旋转周期(旋转一周的时间)；
[0030]热封时间Seal_Time＝[1000/(V_本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于矢量控制的塑料薄膜制袋方法，其特征在于：采用至少一对以上圆筒形热封刀，所述圆筒形热封刀与匀速运动的塑料薄膜线速度相同；所述的圆筒形热封刀在热封区间所对应的圆心角可调，从而适应制袋速度的变化或者热封时间的变化。2.根据权利要求1所述的基于矢量控制的塑料薄膜制袋方法，其特征在于：所述的圆心角可调由改变圆筒形热封刀对的中心距实现。3.根据权利要求2所述的基于矢量控制的塑料薄膜制袋方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡永斌，范为祎，蔡君丞，黄峰，付洪标，
申请(专利权)人：杭州数创自动化控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：