拓宏伟
【摘 要】YB55型包装机在烟包外透明纸包装过程中，由于包装机速度不同，机器启动阶段和加速阶段会造成加热时间不同，导致烟包透明纸包装质量不稳定。经过实践利用机械凸轮与步进电机联合控制的方法来解决这一问题，包装机在匀速运转时，利用机械凸轮控制烟包透明纸长边加热器的封口动作和加热时间，在启动和加速阶段，则利用步进电机辅助控制加热器动作及加热时间，使加热器在机器速度不同时对烟包透明纸封口加热时间保持基本一致，以保证烟包透明纸包装质量的稳定可靠。
【关键词】步进电机 凸轮联合控制技术 盒外透明纸
1 机械凸轮控制过程
YB55盒外透明纸包装机设计原理是主电机通过齿轮带动机械凸轮，利用机械凸轮-马耳他轮来控制加热器的往复运动，实现对盒外透明纸的包装，在包装过程中，经常会出现散包、褶皱、烫坏等产品质量问题。
盒外透明纸封口质量取决于加热器的烙封压力、温度和停留时间。加热器烙封压力可以通过加热器的联接组件方便调整，温度则是通过MICRO II微机进行设置和控制，停留时间却由机器速度决定，由于机械凸轮的运动轨迹不会变化，速度越快，加热器在透明纸封口处的停顿时间就越短，加热时间越短，就很容易出现松包等质量缺陷。反之机器速度越慢，停顿时间越长，则会出现烟包褶皱、烫坏等现象。在相同的温度下，不同的加热时间直接影响到烟包盒外透明纸的封口质量。
包装成形轮内的烟包盒外透明纸加热过程是由固定的机械凸轮带动透明纸长边封口加热器（其工作原理如图1所示），实现靠近烟包→烙封烟包外透明纸→离开烟包的过程，加热器完全由机械凸轮带动，机械凸轮通过连杆驱动加热器做上下往复运动，对烟包进行加热。烟包成型轮作顺时针方向间歇运动，在烟包成型轮停止时加热器对烟包进行烙封，从而完成烟包盒外透明纸的包装。
在任何速度下，由于机械凸轮的运动轨迹不变，所以在不同的速度下，加热器对烟包的烙封停留时间不同，在启动和加速阶段由于机器速度由慢到快，会导致加热器在烙封烟包外透明纸时停留时间不一致，从而造成烟包透明纸包装质量问题。机械凸轮控制加热器在固定相位下降，实现对烟包盒外透明纸的烙封，并在固定的相位提升加热器使其远离烟包，从而停止对烟包盒外透明纸的烙封。
2 步进电机和机械凸轮联合控制过程
为了解决在启动和加速阶段，由于机器运行速度造成加热器烙封停留时间不均匀导致的包装质量问题，在凸轮与加热器之间介入步进电机控制技术。步进电机通过连杆控制加热器先于凸轮控制的相位离开烟包，从而减少加热器对烟包盒外透明纸的停留时间，实现在不同速度下，加热器对烟包盒外透明纸的停留时间保持恒定不变。
当YB55盒外透明纸包装机低于300包/分时，说明机器处于启动或即将停止阶段，这时烟包加热器的下降动作依然由机械凸轮控制着，而加热器的提升动作则通过激活步进电动机，来实现对加热器的预先提升，将步进电机顺时针方向旋转9°，将预先提升机械凸轮控制的加热器，利用步进电机的旋转动作改变位置 A和位置B之间的距离，使烟包盒外透明纸加热器提前离开烟包，从而改变加热器对烟包盒外透明纸的烙封停留时间（如图2所示）。由于步进电機使加热器提前离开烟包，而此时机械凸轮依然按原定轨迹运行，这样就会出现下一个烟包错位的情况。
为了保证下一个循环烟包正常运行，需要使步进电机回到初始位置，当机械凸轮旋转到加热器脱离相位时，步进电动机开始反向运动，带动连杆复位到HOME传感器的位置，在机械凸轮和步进电动机共同运动的作用下，连杆位置从虚线A′运动到位置A。
通过对机器运转速度的监测，可以控制步进电机何时参与机械烙封过程，从而控制烙封停留时间稳定，改善烟包透明纸包装质量。当YB55盒外透明纸包装机高于300包/分时，说明机器处于稳定运行阶段，此时烟包加热器的往复动作完全由机械凸轮控制运行，烙封质量稳定。
3 结语
通过机械凸轮和步进电机辅助在传动连杆上，使二个加热器的烙封相位规律运行，保证烟包烙封停顿时间一致，杜绝散包、褶皱、烫坏烟包等质量缺陷的发生。
