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1、德国包装机械的自动化及仿真设计wangsl导语：德国与美国、日本、意大利均为世界包装机械大国德国与美国、日本、意大利均为世界包装机械大国。德国包装机械在设计、制造、技术性能等方面居于领先地位。2002年，德国包装机械产值达34亿欧元，欧洲包装机械的70%为德国消费。德国的包装机械77%出口，占世界包装机械出口市场的29%，名列第一位。中国是德国包装机械的重要出口国，尤其是食品加工及包装机械。德国包装机械的设计根据市场调研及市场分析，目的是努力为客户尤其是大型企业效劳。随着科学技术的开展及市场竞争的加剧，客户的需求也越来越高，这种需求表达在以下几个方面：一是进步消费效率，以知足交货期和降低工艺流
2、通本钱的需要，对一些产品，还要求包装机械和消费机械相衔接；二是为适应产品更新变化的需要，包装机械要具有高的柔性和灵敏性；三是当设备出现故障时，要求能进展远程诊断效劳；四是环境污染，包括噪声、粉尘和废弃物少；五是购置设备投资尽可能少，价格要尽可能低。为知足客户要求，德国包装机械制造厂商和设计部门采取了众多措施。工艺流程自动化程度越来越高几年前，自动化技术还只占包装机械设计的30%，如今已占50%以上，大量使用了微电脑设计和机电一体化控制。包装机械自动化程度不断进步，一是为了进步消费率，二是为了进步设备的柔性和灵敏性，三是由于包装机械需要完成的动作复杂，多采用机械手来完成。如巧克力糖就用机械手替换
3、了原来的手工动作，使包装保持了原来的风格。包装机械自动化设计有以下两个特点：第一，每个机械手均由单独电脑控制。一台包装机械为完成复杂的包装动作，需由多个机械手完成。操纵时，在由电脑控制的摄像机录取信息和监控下，机械手按电脑指令完成规定动作，确保包装的质量。第二，具有对材质及厚度的高分辨才能。在包装经过中，包装材料的厚度及材质变化不易为人眼所区分，所以在包装机械上常采用由电脑控制的摄像机和探测器来分辨。摄像机现已开展到能自行检查和区分摄像的图片，并在显示屏上显示。目前机器在加工时转速是不能变的，今后应根据材料的变化改变转速，控制在最优化状态下工作，并且实现自动清理、自动消毒和自动清洁。进步消费效
4、率，降低工艺流程本钱，最大限度地知足消费要求德国包装机械以饮料、啤酒灌装机械和食品包装机械见长，具有高速、成套、自动化程度高和可靠性好等特点。其饮料灌装速度高达每小时1200瓶，香烟包装每分钟12000支。进步机器转速是-个复杂问题，速度越高，单件消费本钱越低，但厂房使用面积随之增高，故障率也随之进步，反会使效率降低，因此应寻找两曲线的结合点。另外，电动机速度也是有限度的。一般而言，转速进步15%-20%，就将带来一系列复杂问题。进步消费效率除进步转速外，还可从另外的渠道设法解决。如采用连续工作或者多头工作方式。包装机械工作方式有间歇式和连续式，能连续工作，也就进步了消费效率；一台设备内也可有
5、多条消费线，消费同一产品或者几种不同产品，但必须进步可靠性。也可以降低废品率，提供故障分析系统。废品造成的消费损失是惊人的，包括产品损失和材料损失，因此要尽量减少废品损失；包装机械出售时还应提供故障分析系统，进展模态分析寻找故障，或者通过因特网进展远程诊断。今后要消费效率得以进步。还可以使产品机械和包装机械气体化。很多产品要求消费之后接着就进展包装，以进步消费效率。如德国消费的巧克力消费设备及包装设备，就是由一个系统控制完成的。两者一体化，关键是要解决好在消费才能上互相匹配的问题。适应产品变化，设计要具有好的柔性和灵敏性由于市场的剧烈竞争，产品更新换代的周期已越来越短。如化装品消费三年一变，甚
6、至一个季一变，消费量又都很大，因此要求包装机械具有好的柔性和灵敏性，使包装机械的寿命远大于产品的寿命周期，这样才能符合经济性要求。包装机械设备的柔性和灵敏性常表如今以下三个方面：一是量的灵敏性。既能包装单个产品，也能包装不同批量产品。二是构造的灵敏性，整台设备采用单元组成，换用-个或者几个单元，即可适应产品的变化。三是供货的灵敏性。可采用单元组合，将各单元组合在-起供货。如糖果包装机在一个共同根底上，组合不同的单元，包括三个进料口、四种不同的折叠包装形式，这样一台机器就可同时包装9-10种不同的糖果，由多个机械手操纵，在一台摄像机的监控下，指挥其动作，要包装哪种糖果就可取哪种进展包装。产品改变
7、了，只要改变摄像机内的程序即可，进而使设备具有好的柔性和灵敏性。提供成套设备德国的包装机械设计尤其重视根据用户需求，为消费企业提供全面考虑构造性及经济性的完好系统方案，并用计算机仿真技术演示操纵给用户看，征求意见后进展修改。在为用户提供消费自动线或者消费流水线设备时尤其注重成套完好性，无论是高技术附加值还是较简单的设备，都按配套性要求提供。德国包装机械厂家也将提供成套设备作为自己的努力目的。如-条饮料灌装线，有200多个微电脑件，有很多管线、显示屏，有100多种控制各种包装动作的软件程序，为知足每小时1200瓶的消费才能还需两条线工作，因此整个饮料灌装线的消费需占半个足球场的面积，他们要求所有
8、这些设备均能由一个厂家提供。而当前我国包装机械消费一大弱势就是消费单机多、成套流水线少，主机多、辅机少，配套性差。德国的这种作法很值得我们借鉴。普遍使用计算机仿真设计技术随着新产品开发速度不断加快，德国包装机械设计普遍采用了计算机仿真技术，即将各种机器元素以数据库存人计算机，把图纸数字化后输入计算机，计算机可自动合成为三维模型。再把实际消费时的数据和指标输进去，把各种可能发生的故障输进去，计算机三维模型即可仿照真实工作情况进展操纵，演示出能到达的消费才能是多少、废品有多少、消费线各环节是否能匹配消费、瓶颈在何处等等，显示屏上显示的曲线一目了然，并可根据客户的意见修改模型。计算机合成速度很快，因此修改工作迅速方便，直到使客户或者设计者满足。采用计算机仿真设计技术，大大缩短了包装机械的开发设计周期。包装机械设计不仅要重视其功能和效率，也要注重其经济性。所谓经济性不完全是机械设备本身的本钱，更重要的是运转本钱，由于设备折旧费只占本钱的6%-8%，其他的就是运转本钱。