啤酒产品薄膜包装的实现

目前，各种品牌的啤酒争先涌入市场，各个啤酒生产厂家为了抢占商机，也在不断地提高啤酒的质量与产量。因此，更新原有旧的啤酒生产设备已成为啤酒生产厂家必须要考虑的因素。生产啤酒时，从开始的酿造、灌装、杀菌到最后的贴标、包装，每一个生产环节都关系着最后啤酒的产量。自动化程度要求较高使得包装长久以来都是整个啤酒生产的一个薄弱环节。国外的热收缩薄膜包装机（以下简称膜包机）已经能够很好地完成最后的啤酒包装，如意大利DYMAC、SMI、OCME，德国的KRONES。由于国外的膜包机价格昂贵，国内的许多啤酒生产厂商都改用成本较为低廉的集体手工捆扎或者是简单的机械手搬移作为啤酒装箱方式，尤其以集体手工捆扎形式较多。这样，前几个环节生产出的瓶装啤酒会大量拥积到最后，使得前几个生产环节常常因最后迟缓的手工捆扎而减慢速度。此外，瓶装啤酒的偶尔爆裂时常会伤及正在进行捆扎操作的工作人员。2002年6月我国在颁布的GB4927－2001啤酒新标准中明确规定，全面取缔手工捆扎式包装。在借鉴了国外膜包机的先进理念后，国内的几个轻工机械厂家和其他的啤酒生产设备制造厂家也都根据市场的需求，陆续推出了国产的膜包机。

系统的配置与方案

在一般情况下，膜包机可以由主驱动、进瓶、分瓶、送纸板、送切膜和热通道六个部分组成。按照不同的设计思想，各个厂家生产的膜包机的机械结构不尽相同，所选择的可编程控制系统以及伺服控制系统也不一样。以科时敏公司的膜包机为例，本文将介绍作为控制部分的贝加莱可编程控制（PCC）系统和伺服控制（ACOPOS）系统。

1．膜包机的硬件机构

拥有同步电子齿轮、电子凸轮的伺服控制系统早已经取代繁琐的机械凸轮机构，可以比较容易地按照设计者的要求实现运动对象之间的同步关系。膜包机的几个运动机构就是使用了伺服电机作为驱动轴，完成了从进瓶、送纸板到送切膜的任务。使用一台伺服电机的主驱动会作为其他几根轴的同步对象，所有的角度相位关系也都根据主驱动电机而定。图1为五个电机在机器中的大致位置。

2．控制系统

使用贝加莱的伺服控制系统完全能够满足膜包机所有电机的基本运动控制和它们之间的同步运动控制。集成了包装过程中的逻辑控制并带有显示功能的人机面板PP41，一方面可以通过参数的输入给运动控制部分传达命令以及运动特征参数，另一方面可以及时反馈当前机器的运行状况和报警状态。CAN总线具有强有力的错误检测能力及差分驱动功能，在强噪声十分苛刻的环境中仍运行良好。因此，在传媒传输和线路设计方面，CAN总线可以很容易适合大多数应用场合。通过现场总线（CAN BUS），人机面板（PP41）和各个伺服控制器之间的通信变得十分可靠，尤其为伺服运动控制系统中的在线修改同步特征参数提供了保证 （图2）。

控制过程中的功能实现

ACOPOS SERVO在膜包机中要完成的任务是：驱动推瓶杆和挑膜杆、送纸板、送切膜和分瓶。其中发生同步关系的任务有送纸板、送膜和切膜。图3示意了几个轴之间的主从关系，箭头左边为主，右边为从。送瓶电机虽然没有参与同步，但是在分瓶过程中，它和压板、挡板都是以主电机的相位角度作为依据，执行着相互关联的启停，共同完成分瓶任务。

1.白膜的送切

送膜和切膜是膜包机中最重要的环节，也是控制过程中最困难的部分，尤其是送膜。

白膜的送切还应该注意一个很重要的问题：不同裹包速度下的膜长控制。为了保证上膜后膜辊筒不再因为惯性而继续出膜，都会在膜辊筒旁边加上刹车装置。受了刹车装置的拉拽因素的影响，再加上上膜辊筒的摩擦因素，使得实际的膜长在不同的裹包速度下会有变化。换句话说就是如果上膜电机的一次上膜量不变，那么，随着裹包速度的增加，实际的上膜长度会越来越短。因此，我们需要增加一个不同裹包速度的上膜补偿量。

2.分瓶

分瓶控制在膜包机中，一直都是一个不可忽视的问题，分瓶装置的分瓶好坏直接会影响后面的裹包速度，从而影响整个生产线的速度。目前，分瓶装置也有两种机构采用较多，一种是使用两个电机轴，与主电机保持一快一慢的同步关系；另外一种是使用压板、挡板和进瓶电机轴根据主电机的相位相互配合的启停。第二种方式的分瓶装置阻止了倒瓶现象，提高了分瓶速度。

3.入口进瓶与热通道出瓶

除了送切膜和分瓶，入口进瓶与热通道出瓶也不能降低控制要求。入口和热通道分别都应该配置一个变频器，平稳地控制进出瓶的输送。根据工艺的要求，入口输送带与热通道输送带的速度应该和主电机保持一个比例关系。这样可以保证主电机、入口输送、分瓶、热通道输送做到基本同步。入口输送的快慢控制着瓶之间的松紧，从而对分瓶的好坏产生影响。热通道输送的快慢加上温度的高低也会使裹包后的膜收缩程度不同。因此，前后输送的同步配合也是一个需要考虑的因素。

彩膜送切的探讨

 白膜没有位置的限制，可以从任何一个位置开始，只要保证每次送切的膜长一致就可以。相比之下，彩膜送切的位置与膜长所要求的精度高很多。除了薄膜长度以外，送切后彩膜的图案对称度也是一个检验的标准。一般地，印制出来的彩膜都会在两段对称图案的后面留有一个空白段，是待切部分。每一个空白待切部分的薄膜边缘都会有一个黑色的一小块色标印记（Print）。利用一个光电传感器可以在送膜过程中捕获这一个印记，从而让伺服控制器得到这个信息。工艺上要求，印记一旦被检测到，上膜电机会完成一段位移，然后开始切膜。如果上膜电机一直以一定的速度运动，那么，切膜电机从检测到印记与上膜电机同步到最后完成切膜应该是容易控制的。但是，上膜电机仍然需要和主电机保持同步，完成先慢后快的轨迹。当然，匀速送切彩膜方式可以用作第一次的手动校准。因此，在科时敏的膜包机中采用了一种动态控制上膜长度的方法来控制彩膜的送切，达到了一定的工艺要求。其实，彩膜的送切应该还有其他很好的方法值得研究，国外的先进经验也是值得借鉴的。