全自動裝箱線輸箱鏈道的設(shè)計及電氣控制

李美川,茍向民,張有良,董革平

(輕工業(yè)西安機械設(shè)計研究所,西安710086)

全自動裝箱線輸箱鏈道的設(shè)計及電氣控制

李美川,茍向民,張有良,董革平

(輕工業(yè)西安機械設(shè)計研究所,西安710086)

從社會發(fā)展的現(xiàn)狀及我國輕工機械發(fā)展的實際國情出發(fā),闡述全自動裝箱線的社會生產(chǎn)需求,分析輸箱鏈道在整條全自動裝箱線中的總體結(jié)構(gòu)和工作的原理,對輸箱鏈道紙箱的自動堆積和定位輸送的工藝原理和電氣控制過程,進(jìn)行了詳細(xì)分析。充分說明了輸箱鏈道在包裝生產(chǎn)線上的至關(guān)重要作用及帶來的良好效益,對企業(yè)選擇全自動裝箱生產(chǎn)線具有重要的參考價值。

全自動裝箱線;輸箱鏈道;光電開關(guān);電氣控制

隨著社會的高速發(fā)展,產(chǎn)品生產(chǎn)過程的高速化、自動化越來越受到各生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)注和重視。大多數(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,紙箱包裝是產(chǎn)品生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)和主要的包裝形式之一,產(chǎn)品只有通過裝箱、箱包、裹包等集合型包裝,才能便于產(chǎn)品的存儲和運輸。但我國很多企業(yè)的產(chǎn)品裝箱仍然采用人工裝箱的包裝方式。隨著產(chǎn)品生產(chǎn)的高速自動化,人工裝箱的勞動強度越來越大,單一僵化的裝箱動作使得裝箱工人的勞動積極性降低。進(jìn)而,人工裝箱的效率低、裝箱和封箱的質(zhì)量不穩(wěn)定等因素,制約著企業(yè)的生產(chǎn)能力和降低產(chǎn)品包裝質(zhì)量,嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)效益。選擇一條適合現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展需要,能夠更好地提高企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)自動化水平的包裝設(shè)備成為一個企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的必要條件[1]。

1 裝箱生產(chǎn)線的組成及工藝流程

全自動裝箱生產(chǎn)線一般由開箱機、裝箱機、封箱機、輸箱鏈道、輸料鏈道等設(shè)備組成,通過輸箱和輸料鏈道,把開箱機、裝箱機、封箱機有效地定位連接起來,通過電氣控制系統(tǒng)完成產(chǎn)品的全自動裝箱包裝過程。圖1是一種自動裝箱生產(chǎn)線的總體結(jié)構(gòu)布局示意圖。

圖1 全自動裝箱線總體布局示意圖

在全自動裝箱生產(chǎn)線中,紙箱的整齊有效定位輸送起著至關(guān)重要的作用,本文重點探究輸箱鏈道的設(shè)計以及電氣控制。

2 輸箱鏈道的連接與結(jié)構(gòu)設(shè)計

整條輸箱鏈道要匹配產(chǎn)品的自動裝箱工藝,使裝箱前紙箱積料充足,裝箱時紙箱定位準(zhǔn)確、放箱合理,裝箱后紙箱間距適中,便于逐次封箱,封箱后便于紙箱碼垛集放。輸箱鏈道連接著整條生產(chǎn)線的始末,根據(jù)生產(chǎn)車間的空間狀況和自動裝箱工藝,將一臺臺包裝機械組合成一個有序的統(tǒng)一整體,在輸箱鏈道的不同工段,安裝一定數(shù)量的信號檢測器件,用來控制各個段包裝機械的自動運行和調(diào)整各段輸箱鏈道的速度。

2.1 輸箱鏈道的結(jié)構(gòu)組成

圖2 鏈道結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖

輸箱鏈道要保證輸箱的平穩(wěn)準(zhǔn)確,不管是空紙箱、輕載荷紙箱或重載荷紙箱都要做到紙箱在鏈道上運行平穩(wěn),定位準(zhǔn)確,同時也要求輸箱鏈道要適合不同尺寸紙箱的輸送,且更換不同尺寸紙箱時鏈道調(diào)整方便,輸箱鏈道主要由支撐機構(gòu)、輸送機構(gòu)和護(hù)箱機構(gòu)等組成,如圖2所示[2]。

2.2 輸箱鏈道的結(jié)構(gòu)功能

支撐機構(gòu)由安裝地腳、支撐腿、鏈道支板組成。安裝地腳用來調(diào)整輸箱鏈道整體機構(gòu)高度,方便不同鏈道之間的對接相連。支撐腿用來支撐鏈道機構(gòu)并連接鏈道支板。

輸送機構(gòu)由拖輪支桿、鏈道支板、平頂輸送鏈、輸送鏈導(dǎo)向條、輸送鏈導(dǎo)板、導(dǎo)板支板和拖輪組成。拖輪支桿用于安裝鏈道的底面拖輪,防止拖輪的自然下垂,產(chǎn)生位置干涉。鏈道支板用于各支撐的安裝定位,提供電機安裝法蘭及帶座軸承安裝工位。平頂輸送鏈?zhǔn)菢?biāo)準(zhǔn)件,直接承載紙箱。輸送鏈導(dǎo)向條是PVC材質(zhì),用于減少平頂輸送鏈與導(dǎo)向板間的摩擦,減少機械損傷,以便降低機械噪聲。輸送鏈導(dǎo)板可對平頂輸送鏈提供良好的導(dǎo)向,輸送紙箱的主要承載機構(gòu),以“凹”字形為橫截面,保證良好的導(dǎo)向性和承載能力。導(dǎo)板支板用以連接導(dǎo)板和鏈道支架,提供輸送鏈導(dǎo)板的安裝和橫向移動空間。拖輪是標(biāo)準(zhǔn)件,為PVC材質(zhì),防止平頂輸送鏈的自然下垂,更好地利用生產(chǎn)空間。

護(hù)箱機構(gòu)由護(hù)欄支架和輸箱護(hù)欄組成。護(hù)欄支架連接到鏈道支板4上,用于安裝護(hù)板連接桿,方便護(hù)板的調(diào)節(jié)。輸箱護(hù)欄在輸送紙箱的中下部位置用來防護(hù)紙箱,防止紙箱輸送造成的橫向偏移,確保紙箱輸送的準(zhǔn)確定位。紙箱可根據(jù)廠家要求選擇不同尺寸,再由紙箱尺寸來確定鏈道的紙箱運輸寬度。

故障被清除后系統(tǒng)應(yīng)能恢復(fù)正常運行且不發(fā)生過流及過壓現(xiàn)象。從圖5的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)容易看出，接地電阻值越大直流電壓的恢復(fù)速度將越慢。

3 輸箱鏈道的定位輸送

3.1 輸箱鏈道定位輸送的組成

紙箱進(jìn)入到裝箱機部位,就要按照裝箱要求,有序地到達(dá)裝箱工位。為此裝箱機輸箱鏈道5 (圖1)必須做到紙箱的穩(wěn)定輸送及準(zhǔn)確定位。在紙箱的輸送過程中要實現(xiàn)紙箱停止定位準(zhǔn)確,而依靠輸箱鏈道的電機起停是很難實現(xiàn)的,這種頻繁的起停方式將影響電機的使用壽命。為此設(shè)計采用氣缸阻擋定位機構(gòu)和鏈道持續(xù)運行的方式來實現(xiàn)紙箱的輸送定位停止,通過調(diào)節(jié)阻擋氣缸位置,保證紙箱的準(zhǔn)確定位輸送。為實現(xiàn)紙箱的定規(guī)格(每次進(jìn)箱個數(shù))進(jìn)箱,采用光電檢測,夾箱氣缸和阻擋紙箱氣缸結(jié)合的方式,做到每次按規(guī)定進(jìn)箱。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 鏈道定位輸送示意圖

3.2 輸箱鏈道定位輸送的工藝

按照裝箱要求設(shè)置光電檢測器件的間距“b”(以每次裝兩箱為例),間距為1.5倍的箱體長度為宜,用以檢測紙箱是否到位,給PLC反應(yīng)信號,一次進(jìn)箱兩個,擋箱氣缸機構(gòu)Ⅱ結(jié)合輸箱護(hù)欄將正要裝箱的紙箱定位在固定的裝箱位置。擋箱氣缸結(jié)構(gòu)Ⅰ結(jié)合輸箱護(hù)欄在距離正要裝箱的紙箱間距為“a”處擋住后面的紙箱。夾箱氣缸在距擋箱氣缸結(jié)構(gòu)Ⅰ距離約為2.5倍的紙箱長度的工作位夾持住第三個紙箱。從而根據(jù)設(shè)定的程序和氣動件進(jìn)行有序的紙箱定位輸送,其氣動原理圖如圖4所示,外接高壓氣源經(jīng)過二次壓力控制回路后供給整體工作機構(gòu)。二次壓力控制回路是由空氣過濾器、調(diào)壓閥、油霧器及氣壓表組成,完成高壓空氣的過濾、減壓和油霧化功能。氣控系統(tǒng)由三個氣缸、三個兩位五通電磁閥及六個節(jié)流閥組成,完成紙箱的有序輸送和定位。節(jié)流閥調(diào)節(jié)氣缸桿的動作速度,使定位更準(zhǔn)確平穩(wěn)。

圖4 鏈道氣動原理圖

3.3 紙箱堆積過程的電氣控制

輸箱鏈道作為整條自動裝箱生產(chǎn)線上的連接紐帶,要通過它來完成整條線的合理、有序控制。為此在整條輸箱鏈道上安裝必要的光電檢測傳感器,用以檢測紙箱的有無及定位[3]。

在夾箱氣缸之前的輸箱鏈道Ⅰ、輸箱鏈道Ⅱ、輸箱鏈道Ⅲ(圖1),與開箱機相連接,起到紙箱存儲的作用。這就要求紙箱存儲適量,從而要求開箱機在開機后能夠自動根據(jù)紙箱的存儲狀況進(jìn)行開箱數(shù)量調(diào)整。為達(dá)到對開箱機的自動調(diào)節(jié),在輸箱鏈道Ⅰ的前端(I1)和輸箱鏈道Ⅲ的后端(I2)各安裝一套光電檢測傳感器。在I2處有紙箱,I1處也有紙箱時,開箱機完成一個開箱周期后自動停機,當(dāng)I1、I2處沒有紙箱時,開箱機自動開機。

圖5 紙箱堆積過程控制圖

4 結(jié)束語

一條合理的包裝生產(chǎn)線會給企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益,在以紙箱為主要包裝方式的情況下,根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)車間的狀況選擇一條完美的、更能合理利用車間空間的輸箱鏈道,是企業(yè)追求更多利潤的首選。自動輸箱生產(chǎn)線只有與各個包裝設(shè)備完美銜接,包裝設(shè)備才能更好地發(fā)揮它們的工作性能,提高產(chǎn)品包裝質(zhì)量,給企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益[4]。

參考文獻(xiàn):

[1]張有良,茍向民,李美川,等.可編程多功能裝箱機的設(shè)計和電氣控制[J].包裝與食品機械,2009,27 (4):1-3.

[2]李美川,張有良,茍向民,等.冷涼機及自動控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].包裝與食品機械,2009,27(2):27-29.

[3]鄧加尊,覃兆典.自動裝箱機的設(shè)計[J].糧油食品科技,2007,15(4):14-15.

[4]張有良.枕型袋自動裝箱機的特點和電氣控制[J].包裝與食品機械,2004,22(5):16-18.

[5]宋爾濤,楊仲林.包裝自動控制原理及過程自動化[M].印刷工業(yè)出版社,1996.

Design the Ca se Conveyer of the Fully-automa tic Carton Pack ing L ine and the Electr ic-con trol System of the Conveyer

L IMei-chuan,GOU Xiang-m in,ZHANG You-liang,DONG Ge-p ing
(Light Industry Xi′an MechanicalResearch Institute,Xi′an 710086,China)

Itis stated thatsocialp roduction demands for the fully-automatic carton packing line from the social development situation and the actualdevelopmentofChina lightindustry machinery nationalconditions.And it analysis the overall structure and the p rincip le of the case conveyer,do detailed analysis for the electricalcontrol and p rocess p rincip le of the case conveyer storage materials and orientation section.Fully illustrated it is p lay the crucial role in the packaging line and bring benefits to the enterp rise.It is important referentialvalue to the enterp rise to choose the fully-automatic carton packing line.

fully-automatic carton p acking line;case conveyer;photoelectric switch;electric-control

book=37,ebook=46

TB486.3

A

1005-1295(2010)04-0037-03

10.3969/j.issn.1005-1295.2010.04.009

2010-04-20;

2010-04-29

李美川(1984-),男,山東菏澤人,學(xué)士學(xué)位,助理工程師,從事輕工業(yè)包裝機械設(shè)計和研究。