步进电机在包装机械上的应用.docx

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1、步进电机在包装机械上的应用shixi导语：步进电机在包装机械中的就用还刚刚开场，原来很多传统的机械控制方式都可以用步进电机来替换，除了上面介绍的一些用处外，它还在印刷、灌装、囊包等方面得到了应用我国的包装机械经过近20年的开展，已经获得了长足的进步，但与国外相比，还存在着比拟大的差距，差距空间在什么地方呢？我们以为主要在于控制方面。鉴于此，温州大学的杨福餐和河南科技大学的吴龙奇两位专家，就他们所从事的研究内容写成系列文章，希望能对有关业内人士有所启发。一、步进电机工作原理步进电机是将给定的电脉冲信号转变为角位移或者线位移的开环控制元件。给定一个电脉冲信号，步进电机转子就转过相应的角度，这个角度

2、就称作该步进电机的步距角。目前常用步进电机的步距角大多为1.8度俗称一步或者0.9度俗称半步。以步距角为0.9度的进步电机来讲，当我们给步进电机一个电脉冲信号，步进电机就转过0.9度；给两个脉冲信号，步进电机就转过1.8度。以此类推，连续给定脉冲信号，步进电机就可以连续运转。由于电脉冲信号与步进电机转角存在的这种线性关系，使得步进电机在速度控制、位置控制等方面得到了广泛的应用。步进电机的使用至少需要三个方面的配合，1电脉冲信号发生器，它按照给定的设置重复为步进电机输送电脉冲信号，目前这种信号大多数由可编程控制器或者单片机来完成；2驱动器信号放大器，它除了对电脉冲信号进展放大、驱动步进电机转动以

3、外，还可以通过它改善步进电机的使用性能，事实上它在步进电机系统中起着重要的作用，一般一种步进电机可以根据不同的工况具有多种驱动器；3步进电机，它有多种控制原理和型号，如今常用的有反响式、感应子式、混合式等。步进电机的速度控制是通过输入的脉冲频率快慢实现的。当发生脉冲的频率减小时，步进电机的速度就下降；当频率增长时，速度就加快。还可以通过频率的改变而进步步进电机的速度或者位置精度。步进电机的位置控制是靠给定的脉冲数目控制的。给定一个脉冲，转过一个步距角，当停顿的位置确定以后，也就决定了步进电机需要给定的脉冲数。在包装机控制中，给定脉冲数的多少，还与机构的参数有关，例如螺杆的直径等。在包装机械中，

4、很多情况下需要控制执行机构的运行速度和运行位置，以前都是通过机械或者其他方式来完成的，机构复杂、调节不易。改用步进电机后，不仅能使包装机械构造变得简单、调节方便、可靠性增长，而且粗度会得到很大进步。二、步进电机在物料计量方面的应用一粉状物料的计量螺杆计量是常用的容积式计量方式，它是通过螺杆旋转的圈数多少来到达计量的多少，为了到达计量大小可调和进步计量精度的目的，要求螺杆的转速可调和位置定位准确，使用步进电机可以同时知足这两个方面的要求。例如粉剂包装机的计量采用了步进电机控制螺杆的转速和转数，不仅简化了机械构造，而且使得控制非常方便。在不过载的情况下，步进电机的转速、停顿的位置只取决于脉冲信号的

5、频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，这与电磁离合器控制的螺杆计量相比，具有明显的精度上风，更加合适于比重变化比拟大的物料计量。步进电机与螺杆采用直接连接的方式，构造简单，维修方便。值得指出的是，如步进电机的过载才能较代，当细微过载时，就会出现相当大的噪声。因此，在计量工况确定以后，就要选用较大的过载系数，以保证步进电机平衡工作。二粘稠体物料的计量步进电机控制齿轮泵也可以实现准确计量。齿轮泵在输送粘稠体方面得到了广泛的应用，例如糖浆、豆沙、白酒、油料、番茄酱等的输送。目前在对这些物料的计量方面大多使用活塞泵，存在着调整困难、构造复杂、不便维修、功耗大、计量不准等缺点。齿轮泵计量是靠一对齿轮啮合转

6、动计量的，物料通过齿与齿的空间被强迫从进料口送到出料口。动力来自步进电机，步进电机转动的位置及速度由可编程控制器控制，计量精度高于活塞泵的计量精度。步进电机适于在低速下运行，当速度加快时，步进电机的噪声会明显加大，其他经济指标会显著下降。对于转速比拟高的齿轮泵来讲，选用升速构造比拟好。我们在粘稠体包装机上开场采用的是步进电机直联齿轮泵的构造，结果声难以噪声难以防止，可靠性下降。后来采用直齿轮升速的方法，降低了步进电机的速度，噪声得到了控制，可靠性也有所进步，计量精度得到了保证。三、步进电机在供送包装膜中的应用在制袋、充填、封口为一体的包装机中，要求包装用塑料薄膜定位定长供应，无论间歇供应还是连

7、续供应，都可以用步进电机来可靠完成。一用于间歇式包装机间歇式包装机使用步进电机供膜，可靠性可以得到进步。以前的包装膜供送多采用曲柄连杆机构间歇拉带方式，构造复杂，调整困难，十分是当需要更换产品时，不仅调节困难，而且包装膜浪费很多。采用步进电机与拉带滚轮直接连接拉带，不仅构造得到了简化，而且调节极为方便，只要通过控制面板上的按钮就可以实现，这样既节省了调节时间，又节约了包装材料。在间歇式包装机中，包装材料的供送控制可以采用两种形式：袋长控制形式和色标控制形式。袋长控制形式适用于不带色标的包装膜，通过预先设定步进电机转速的方法实现，转空比的设定通过拨码开关就可以实现。色标形式装备有光电开关，光电开

8、关检测色标的位置，当检测到色标时，发出控制开关信号，步进电机按到信号后，停顿转动，延时一定时间后，再转动供膜，周而复始，保证按照色标的位置定长供膜。二用于连续式包装机在连续工包装机中，步进电机是连续转动的，包装膜被均匀的连续输送，当改变袋长时，只需通过拨码开关就可以实现。四、步进电机在横封中的应用在连续式包装机中，横封是一个很重要的执行机构，也是包装机中比拟复杂的机构之一。十分对于有色档的包装膜，其封口和切断位置要求极其严格，为了进步切断的准确性，人们先后研制了偏心链轮机构、曲柄导杆机构等，但这些机构都存在着调整特别费事、可靠性低的缺点。造成这些缺点的主要原因是工艺要求横封轮定速横封和定位切断

9、。步进电机直接驱动横封轮可以实现速度同步。连续式包装机的供膜轮是连续供膜的，横封时要求横封的线速度与薄膜供送的速度同步，以免出现撕裂薄膜和薄膜堆积的情况，由于横封轮的直径是恒定的，当改变袋长时，就需要通过改变横封轮的转速来改变，但是横封需要一定的时间，就是讲横封轮与薄膜从接触到分开需要恒定的时间，否那么封口吵严。横封轮每转一周的总时间与横封所需要的时间都是恒定的，要知足速度同步的要求，可以将步进电机一周内的转速分成两局部，一局部首先知足速度同步的要求，而另外空载的局部知足一周总时间的要求。为了实现良好的封口质量，还可以通过步进电机对横封轮实现非衡速的控制形式，就是在横封的每一点上都实现速度同步

10、，限于篇幅，这里不再陈述。步进电机的特点主要归于三个方面，1过载性好。其转速不受负载大小的影响，不像普通电机，当负载加大时就会出现速度下降的情况，所以步进电机使用在对速度和位置都有严格要求的场合；2控制方便。步进电机是以“步为单位旋转的，数字特征比拟明显，这样就给计算机控制带来了很大的方便，反过来，计算机的出现也为步进电机开拓了更为广阔的使用市场；3整机构造简单。传统的机械速度和位置控制构造比拟复杂，调整困难，使用步进电机后，使得整机的构造变得简单和紧凑。步进电机在包装机械中的就用还刚刚开场，原来很多传统的机械控制方式都可以用步进电机来替换，除了上面介绍的一些用处外，它还在印刷、灌装、囊包等方面得到了应用，相信在较短的时间内，我国的包装机械行业定能在步进电机技术的平台上跃上一个新的程度。0