二極管塑封包裝機(jī)設(shè)計(jì)

毛現(xiàn)霞長春東北輸送設(shè)備制造有限公司，吉林長春　130119

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二極管塑封包裝機(jī)設(shè)計(jì)

毛現(xiàn)霞
長春東北輸送設(shè)備制造有限公司，吉林長春130119

摘要本文通過對現(xiàn)有二極管塑料包裝機(jī)的性能和工況分析，概括了二極管塑料包裝機(jī)的工作原理，以及目前現(xiàn)有塑封設(shè)備幾種方法。并以0805型塑封件為例，分析該設(shè)備的情況，進(jìn)行節(jié)能改造提高生產(chǎn)效率。創(chuàng)新出一種更加有效的原件移動方式。運(yùn)用氣壓缸及步進(jìn)電機(jī)對其控制抓取及轉(zhuǎn)動，并對系統(tǒng)中涉及的液壓泵、步進(jìn)電機(jī)、plc進(jìn)行了選型。

關(guān)鍵詞塑封機(jī)；節(jié)能；0805型；二極管

塑封機(jī)主要通過液壓傳動完成合模和注塑，目前市場上的塑封機(jī)在工作過程中都具普遍存在系統(tǒng)壓力高，液壓控制回路復(fù)雜，液壓油溫升快，不便設(shè)備的日常維護(hù)和管理等缺點(diǎn)。于是近年來推出了變量泵塑封機(jī)、全電動塑封機(jī)等節(jié)能型新產(chǎn)品，但由于設(shè)備價(jià)格高、維護(hù)成本高、使用要求高及整體性能達(dá)不到理想等缺陷，使推廣受到了一定程度限制。本文設(shè)計(jì)一種系統(tǒng)壓力低，維護(hù)管理方便，低能量消耗、低制造成本的塑封包裝設(shè)備。

1　二極管包裝機(jī)實(shí)際需求

1.1二極管包裝機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求

l）要求：二極管包裝機(jī)能夠自主完成數(shù)量記錄、包裝、封箱等工序，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，并且可以實(shí)時(shí)跟蹤設(shè)備生產(chǎn)過程實(shí)際運(yùn)行情況，加入發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象(如缺少元件)會及時(shí)發(fā)出警示，還可以自動中斷生產(chǎn)過程。

2）包裝機(jī)能夠適用的工作范圍：材料的包裝過程，如包裝紙、PE、紙-聚乙烯、聚酯-聚丙烯。物料包裝的包裝，如電感貼片、電容貼片、二極管、三極管等。

1.2二極管包裝機(jī)工藝分析

1）包裝方式

包裝機(jī)按工位分為單工位和多工位兩種。二極管包裝機(jī)的工藝過程較復(fù)雜，因?yàn)橛休^多的執(zhí)行元件(如供給料、計(jì)量數(shù)、充填料、封裝口、切斷袋等等)，為提高生產(chǎn)效率，我們選擇將包裝操作分散在不同工位上同時(shí)進(jìn)行，也就是選擇多工位工藝方式。

2）運(yùn)動形式

搬運(yùn)物體傳送方式采用間歇和連續(xù)運(yùn)動兩種形式。根據(jù)對二極管包裝機(jī)的分析，本設(shè)計(jì)通過連續(xù)式運(yùn)動，原料由振動篩連續(xù)輸送到運(yùn)輸托盤。運(yùn)輸托盤將二極管再轉(zhuǎn)送到封裝帶上，整個(gè)過程由包含吸取、創(chuàng)新脫離、送帶等一系列的間歇式運(yùn)動。根據(jù)上述分析，二極管包裝機(jī)選用間歇運(yùn)動及連續(xù)運(yùn)動相結(jié)合方式。

2　二極管包裝機(jī)系統(tǒng)組成

本課題開發(fā)的二極管包裝機(jī)主要完成二極管的外包裝工序，并檢測相應(yīng)工序的質(zhì)量完成情況。二極管包裝機(jī)主要由機(jī)器的動力、傳動、執(zhí)行、控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成。.

3　二極管包裝機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)

二極管包裝機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動方式較多，若想自動正確地完成包裝所需動作，執(zhí)行機(jī)構(gòu)一定按規(guī)定的指令運(yùn)動，且每個(gè)動作均要協(xié)調(diào)配合，嚴(yán)格按照設(shè)定的程序完成。執(zhí)行系統(tǒng)就是保證機(jī)構(gòu)的動作準(zhǔn)確按工作需求進(jìn)行的，并最大限度縮短了運(yùn)動循環(huán)的周期，完成了包裝并獲得較高的生產(chǎn)效率。

3.1執(zhí)行系統(tǒng)工作配合

輸送裝置：由振動篩連續(xù)供料，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)運(yùn)動。

檢測裝置：當(dāng)二極管檢測不合格時(shí)經(jīng)傳輸通道落入回收箱。

計(jì)量裝置：二極管輸送至電磁振動盤后，進(jìn)入通道，被托盤吸取，計(jì)數(shù)器加托盤所走步數(shù)即為二極管個(gè)數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)運(yùn)動。。

運(yùn)送托盤裝置：間歇運(yùn)動。由步進(jìn)電機(jī)控制轉(zhuǎn)動，由氣壓缸換向閥控制吸嘴對二極管的吸取和放置。

封裝裝置：間歇運(yùn)動。由0805型封裝頭尺寸進(jìn)行間歇式封裝。

卷盤裝置：由伺服電機(jī)控制卷取。

各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間動作必須相互協(xié)調(diào)，運(yùn)動時(shí)間盡量重疊，以便縮短運(yùn)動周期，提高生產(chǎn)效率。

3.2驅(qū)動形式

二極管包裝機(jī)的封口裝置由加熱器和氣動回路過程，是包裝機(jī)的關(guān)鍵構(gòu)件，包裝機(jī)的加熱件可通過加熱器配合運(yùn)動實(shí)現(xiàn)包裝帶的封口，氣動裝置用來實(shí)現(xiàn)加熱頭上下連續(xù)動作。本設(shè)計(jì)采用氣動方式，傳動快，維護(hù)方便?？諝庵械乃碗s質(zhì)通過過濾器濾出，利用減壓閥降到需求壓力給電磁閥和氣缸提供壓力。系統(tǒng)中的油霧器潤滑油由空氣流帶到電磁閥和氣缸進(jìn)行潤滑。減壓閥上的壓力表能直接調(diào)整讀出。氣路系統(tǒng)基本回路中元件主要有調(diào)速器、氣缸、電磁閥、管路等組成。通斷及換向由電磁閥控制。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是氣缸，承擔(dān)了負(fù)載、輸出力。調(diào)速器是調(diào)節(jié)氣缸的速度的。二極管包裝機(jī)基本回路圖如圖1所示。

圖1　氣缸基本回路簡圖

氣缸在向前運(yùn)動時(shí)是高速運(yùn)動，在近終點(diǎn)附近關(guān)閉閥門，氣體只通過窄通道，所示實(shí)現(xiàn)了限速功能，氣缸的移動速度快速降下來。本二極管包裝機(jī)動作過程如下：由氣泵1將壓力為0.4MPa氣體，通過過濾器2、減壓閥3、油霧器4送入電磁閥。二極管包裝機(jī)封裝時(shí)，電磁閥通，壓縮氣體進(jìn)入氣缸后腔推動活塞伸出；反之，活塞縮回。

4　二極管包裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在二極管包裝機(jī)電氣控制系統(tǒng)中，對熱電偶采集的溫度值和設(shè)定值進(jìn)行對比，并通過PLC對加熱棒進(jìn)行加熱?？刂葡到y(tǒng)主要構(gòu)成如下。

1）評估控制。PLC在接到任務(wù)后，先分析所控對象的過程和要求，然后選擇合適的PLC、單片機(jī)等。二極管包裝機(jī)的環(huán)境相對較好，但需長時(shí)間不斷運(yùn)行，對可靠性要求高，控制系統(tǒng)較復(fù)雜，其輸入/輸出主要以開關(guān)量為主，也具有一定的模擬量控制，精度以及實(shí)時(shí)性要求均高，所以采用PLC作該系統(tǒng)的控制器。

2）控制器的選型。系統(tǒng)采用ILC350PN PLC，具有較高的性價(jià)比，是中小型PLC，高速、穩(wěn)定、可靠、開放。

3）I／O地址分配。進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要首先對輸入輸出信號在PLC接線端子上的地址進(jìn)行分配。I／O地址分配以后方可以進(jìn)行編程。只有I／O地址確定以后，方可對控制柜及PLC的進(jìn)行接線，可繪制裝配圖、電氣接線圖，裝配人員按圖安裝控制柜。I/O輸入輸出分配表如表1所示。

表1

4）二極管包裝機(jī)系統(tǒng)硬、軟件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)主要包括硬件選型、組態(tài)、診斷、參數(shù)化模塊四部分構(gòu)成；軟件設(shè)計(jì)需要熟悉工藝流程、邏輯運(yùn)算和電控系統(tǒng)上，利用PC WorX 5進(jìn)行編寫。該系統(tǒng)主要由下位機(jī)系統(tǒng)總線系統(tǒng)和上位機(jī)系統(tǒng)液晶彩色觸摸屏、PLC控制系統(tǒng)組成。下位機(jī)主要是通過總線實(shí)時(shí)采集運(yùn)行的狀態(tài)信息，根據(jù)邏輯關(guān)系，發(fā)出控制命令，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的指定動作進(jìn)行控制，保證能夠高效地完成生產(chǎn)計(jì)量、包裝等任務(wù)。液晶彩色觸摸屏作可以正確顯示運(yùn)行和停機(jī)時(shí)間、相位顯示、溫度顯示、速度顯示、參數(shù)更改、有效作業(yè)率、材料消耗統(tǒng)計(jì)、故障報(bào)警及歷史記錄等。通過INTERBUS總線對控制器與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行連接，通過MPI通訊協(xié)議PLC與觸摸屏上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

5　結(jié)論

本文詳細(xì)論述了包裝機(jī)的動力、執(zhí)行、控制、設(shè)計(jì)思路等等。在執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對塑封、供料、運(yùn)輸?shù)葯C(jī)構(gòu)進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì)。

1）分析了二極管包裝生產(chǎn)工藝，按照各原材料的運(yùn)轉(zhuǎn)順序安培生產(chǎn)過程，并對二極管包裝機(jī)的方案進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。

2）對執(zhí)行系統(tǒng)中塑封裝置、供料裝置、運(yùn)輸托盤裝置的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。為更準(zhǔn)確地確定包裝材料的最佳加熱區(qū)間，本研究查閱了基于溫度控制的封口工藝參數(shù)試驗(yàn)研究成果，通過調(diào)研可知在薄膜熱封中，有不同的溫度區(qū)間，相關(guān)參數(shù)與封口質(zhì)量之間的可建立聯(lián)系，并進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

3）搭建了電氣控制系統(tǒng)，采用ILC350 PN PLC作為控制系統(tǒng)的核心部分。

本文設(shè)計(jì)的二極管包裝機(jī)能夠計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，且能全自動控制。

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中圖分類號TS206.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號1674-6708（2016）155-0102-02