全自动钉箱机

2024-06-07

全自动钉箱机（精选7篇）

全自动钉箱机篇1

0 引言

近几年来纸箱包装行业发展迅速较为完善,但是市场现有的包装机仍不能满足大量不同尺寸纸箱的快速包装,不适用于小型网店销售、无电力工况以及户外电力来源不便时的纸箱包装。针对纸箱包装行业的现状及需求。我们在现有技术的基础上设计研究了机械式无动力自动封箱机,通过调节装置的倾斜角度利用载物和纸箱的重力来实现无动力封箱,利用柔性件及触发机构来实现尺寸自动微调。同时为了适应更多的工况,本装置可以以水平电动工作方式为辅,包装质量较轻的载物纸箱。

1 机械式无动力自动封箱机的主要机构及其工作原理

机械式无动力自动封箱机主要由支撑起重机构、驱动平台、箱页合拢机构、胶带粘贴切断机构等组成,如图1所示。

1.1 箱页合拢模块

主要由前页挡片、后页压平机构、侧页合拢机构及弹性压箱机构组成,其中后页合拢机构为重要设计机构。后页合拢机构主要由触发装置和击打装置组成,触发块的触发端是一钢片,钢片固定链接在转轴上。钢片初始状态垂直并伸出工作平面,纸箱通过触发钢片时将其压倒,使转轴产生一个角位移α并经过同步带传动到上方击打装置。击打装置由压辊和长度一定的弹性钢片的组成,并固定连接在转轴上,由于旋转弹簧的作用使击打装置初始状态垂直向下,当纸箱前底楞触发钢片时转轴旋转,击打装置由竖直旋转至水平,旋转方向与纸箱运动方向相反。当纸箱后底楞脱离触发钢片时,弹簧力作用下击打装置复位,打击纸箱后页使其合拢。采用弹性钢片可以实现高度自动微调。

1.2 胶带粘贴及切断模块

胶带粘贴切断机构是本装置的核心机构,包括胶带粘贴机构和胶带切断机构。

(1)胶带粘贴机构。压辊可以绕固定轴自由旋转,固定轴和压辊支架之间装有旋转弹簧以增加压辊的压力,箱子的前表面与胶带及胶带压辊接触,在压辊的作用随着箱子的前进完成胶带的粘贴。同时可以适应不同高度的纸箱。

(2)胶带切断机构。刀具固定在刀架上,刀架上固定连接一齿条,与转轴上的齿轮啮合,转轴转动,使刀架在垂直于纸箱工作平面的方向上沿着光杠导轨在一定范围内上下移动。弹簧作用使刀具下端初始状态位于纸箱上表面下端。当纸箱前底楞压倒触发片时,转轴转动,刀具上升到纸箱上表面以上,当纸箱通过,纸箱后底楞脱离触发片后,刀具复位切断胶带。同时击打装置的辊子及其支架在刀具向下的压力作用下在支杆上向下运动,将切割留下的胶带余量滚压在箱子后表面上。机构组成如图2所示。

1.3 弹性皮带组

弹性皮带利用双侧弹性张紧辊,张紧辊通过弹性钢片与皮带内侧固定支架相连,张紧皮带的同时,更增大了宽度的调节范围。皮带上固定连接的推箱卡柱也增大了宽度调节范围,避免损坏箱体。同时弹性皮带也使箱体保持居中,保证了胶带粘贴的准确性。机构组成如图3所示。

2 无动力封箱的工作过程

根据箱体重量与倾斜角的配比表(表1),将工作平面支撑起与水平面成相应的角度,锁死并保持装置稳定。载物纸箱在两侧弹性皮带的对中作用下向下沿工作平面下滑,其重力沿斜面分力充当箱子的驱动力。纸箱经过箱页合拢机构先后实现后页、前页及侧页的合拢,随后分别经过胶带粘贴机构和胶带切断机构,最后进过缓冲机构滑动到出口托板完成整个封装过程。

3结束语

本设计创新性地从箱体的动力来源入手改变了机体结构及工作方式,在现有技术的基础上,将箱页合拢机构、胶带粘贴切断机构与触发机构结合,并对箱体限位及部分工作部件进行了柔性设计,可实现纸箱的无动力包装的同时可在一定范围内进行尺寸自动微调。其水平电动包装方式可以适应更多工况,使功能更加完善。本设计结构简单,实用性强,可以更好的满足市场所需。

参考文献

[1]李丽阁,张有良,段移丽等.纸箱包装机纸板取送机构的设计与研究[J].包装与食品机械,2014,32(04):28-30.

[2]张明科.全自动纸箱包装机的设计与实践[J].产业与科技论坛,2014,13(06):84-85.

[3]吴石纸.箱包装现状及发展趋势[J].今日印刷,2003,9(02):5-10.

[4]张有良.全自动高速纸箱包装机的设计及电气控制[J].包装与食品机械,2007,5(06):44-47.

[5]沈继斌.条烟装封箱机的工作原理[J].包装与食品机械,2006,24(06):54-55.

全自动钉箱机篇2

大陆工厂在封箱机的应用晚于西方国家，上世纪九十年代初，随着外资工厂的进入封箱机也开始进入我国。以其效率高、用工省、成本低得到广泛应用，我公司看准封箱机在市场上的前景，把早先由国外、台湾生产的封箱机高价位垄断，全部国产化，胜喜路包装经过多年的探索革新，推出一系列更经济、适用的封箱包装机。

SHL—02A封箱机：

适用纸箱：(L)150-∞(W)100-500 H)100-500mm

台面高度：最小(min.)580 最大（max.）780mm

封箱速度：每小时700-1200(ctns/hr)

机械尺寸：(L)850(W)830(H)1200-1600mm

使用电源：110/220V,50/60Hz

使用胶带：48mm,75mm择一使用

机械重量：85kgs

机器特点

轻巧耐用，操作简便，无噪音

侧边皮带驱动，适用较窄纸箱

标准规格品，零件随时供应

适用行业：该型封箱机广泛用于电子、玩具、饮料、食品行业，SHL—02B封箱机：

该型封箱机采用上下皮带驱动，上下各两条驱动皮带同步输送，更适合单件较重的纸箱产品封箱。

SHL—02C自动折盖封箱机

该型封箱机能自动折叠纸箱上盖，如与开箱机、装箱机相配套可实现开箱、装箱、封箱无人化生产，达到提高生产效率，降低用工成本

适用行业：医药、电子、饮料、食品等等无菌、无尘行业

SHL—02E全自动封箱机：

全自动钉箱机篇3

在食盐自动包装流水线中, 自动装箱机是整个系统运行的核心, 它将包装物整形排列, 按一定排列方式定量装入纸箱中, 并完成封箱送出等工作[1]。食盐装箱机性能的优劣直接影响食盐装箱的效率与品质。目前市场上的食盐装箱机整体技术水平偏低, 主要存在着装箱效率低、盐袋在箱中排放不整齐等问题[2~3]。在食盐自动装箱系统中如何保证食盐装箱功能的前提下提高其自动化水平与效率以及控制精度本文需要解决的重要问题。针对上述问题, 本文设计了一种基于双闭环控制的食盐自动装箱机控制系统。

1 食盐自动装箱机工艺分析

食盐自动装箱系统主要有4 大功能模块:纸箱成型模块、食盐供给模块、装箱模块和封箱模块[4]。每个模块由传感器和执行器组成, 传感器检测到的各种参数信号实时地送往PLC控制系统;执行器接收来自PLC控制系统的信号, 实时地控制各相应模块以完成预定的动作。

其工艺流程是:从生产车间输送过来的小包装食盐, 首先输送到高速运行的伸缩皮带上面, 当光电检测元件检测到盐袋时, 伸缩皮带迅速缩回一定距离, 盐袋便落在一级暂存机构上面, 当落够五袋时, 一级暂存舱门打开, 同时伸缩皮带复位, 盐袋落在二级暂存机构上, 二级暂存机构可以左右摆动, 当二级暂存机构落够两排时, 摆动气缸工作, 二级暂存舱门打开, 盐袋落入纸箱中, 同时二级暂存机构复位, 达到5 层后, 箱体输往封箱机构完成封箱输出产品, 完成整个装箱流程。其工艺流程图如图1 所示。

盐袋供给由缩进式皮带机完成, 缩进机构由伺服系统控制完成, 根据光电检测开关检测到的盐袋信号, 做出缩进动作, 使盐袋下落自动排列, 这一过程要进行精确定位, 对伺服系统采用双闭环控制, 保证盐袋下落的有序排列。

2控制系统总体设计

2.1 总体方案设计

通过对食盐自动装箱机工艺流程的分析, 按照双闭环控制实现精确定位的要求, 首先完成总体方案的设计, 然后利用PLC强大的逻辑处理能力和伺服系统定位精度高的优点[5], 设计双闭环控制系统。总体方案以PLC为控制核心, 结合外围检测执行单元, 完成整个装箱过程的自动化控制。该控制系统主要由可编程控制器 (PLC) 、伺服系统、气缸、检测执行元件等组成。分析自动装箱的控制时序[6], 确定各检测执行机构I/O的分配, 并画出PLC接线图。其控制系统总体结构图如图2所示。

2.2 控制器的选型

在食盐自动装箱机控制系统中, 涉及动作机构不算太多, 需要的输入/输出点数小型控制器就可满足需求。另外, 控制系统需要结合伺服系统完成精确定位, 需要较高频率的脉冲。综合考虑各种因素, 本系统选用的控制器为S7⁃200 smart SR40 系列, 它作为西门子公司新推出的为小型控制提供完美方案的控制器, 具有结构紧凑, 成本低廉且具有功能强大的指令集[7]。提供40 个I/O点, 24 输入点和16个输出点, 并可进行扩展。

CPU模块配备以太网接口, 集成了强大的以太网通信功能, 轻松组网, 方便快捷;最多集成3 路高速脉冲输出, 频率高达100 k Hz, 支持PWM/PTO输出方式以及多种运动模式, 可自由设置运动包络。配以方便易用的向导设置功能, 快速实现设备调速、定位等功能。

伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统[8]。伺服系统选用松下MINAS A5 系列, 作为市场上的主流产品, 它的响应频率高达2 k Hz, 适合各种高速定位的工业场合;采用20位增量式编码器, 分辨率高;输入/输出脉冲频率可达4 Mp/s;控制模式可选, 提供速度、转矩、位置和全闭环控制[9]。

鉴于其较高的响应频率和控制精度, 配合PLC的高速脉冲输出, 完全可以实现高速定位的功能。

2.3 食盐自动装箱控制过程分析

(1) 首先启动电源, 按下启动按钮SB1 后, 电磁阀YV1 得电, 气缸开始进行箱体成型动作。

(2) 当箱体前进到光电开关SQ1 时, 电磁阀YV1 失电, 电磁阀YV2 得电, 推杆下移进行推箱动作, 当推杆后退到光电开关SQ2 处时, 电磁阀YV2 失电, 停止推箱, 推杆回归原位以便下一次推箱。

(3) 在推杆回归原位的同时, 按下伸缩式皮带机启动按钮SB3, 皮带机开始工作, 伸缩式皮带机缩进机构由伺服电机驱动, 用光电开关SQ3 检测盐袋通过次数, 通过一个皮带机缩进一定距离, 盐袋落入一级暂存机构。

(4) 一个工作循环即盐袋通过5 次后, 光电开关SQ3 闭合, 伸缩式皮带回归原位, 电磁阀YV3 得电, 一级暂存舱门打开, 当推杆到达光电开关SQ4 处, 电磁阀YV3 失电, 盐袋落入二级暂存机构, 推杆迅速归位, 同时, 电磁阀YV4 得电, 推杆横推二级暂存机构移动一个盐袋的距离。

(5) 重复工序 (2) 和 (3) , 当一级暂存舱门第二次打开, 光电开关SQ5 闭合, 推杆机构迅速回归原位, 同时, 电磁阀YV5 得电, 二级暂存舱门打开, 食盐落入纸箱。

(6) 光电开关SQ6 检测二级舱门打开次数, 一个工作循环即打开4 次后, 光电开关SQ6 闭合, 电磁阀YV6得电, 气缸推动封箱机构合盖压合, 送出成品。至此整个工序完成。

2.4 输入/输出点分配表及PLC接线图

通过以上控制过程的分析, 可以列出输入/输出点分配表, 如表1 和表2 所示。

根据食盐自动装箱机的控制方式和I/O分配表, 可以得到控制系统PLC接线图, 如图3 所示。

2.5 双闭环控制系统的设计

双闭环控制系统主要是针对装箱中高速定位的实现问题而提供的解决方案。松下伺服系统中, 伺服驱动器与伺服电机之间的内部系统已经采用了反馈闭环控制, 因而, 该伺服系统本身具有较高的控制精度。但是, 为了进一步提高伺服控制精度, 需要在驱动器外围加一个数字闭环[10], 为此, 设计了双闭环控制系统。

该控制系统由PLC、伺服驱动器、伺服电机、旋转编码器组成。其控制结构图如图4 所示。

该系统在伺服电机和PLC之间外接一个运动编码器, 采用内环伺服驱动器+伺服电机闭环, 外环PLC+运动编码器闭环, 构成双闭环控制形式。

系统中伺服系统选用位置控制模式, 指令脉冲输入采用脉冲+方向的方式。在位置控制方式下, 伺服驱动器接收PLC发出的位置指令脉冲信号控制伺服电机的运转。内部编码器检测到电机实际所产生的脉冲数反馈给伺服驱动器, 经内部调节器调节控制伺服电机运转。在外部, 在伺服电机和PLC之间外接运动编码器, 将伺服电机的位置信息反馈给PLC, 通过比较反馈脉冲和发出脉冲, 通过研究控制算法进行控制的修正。

在此采用模糊PID算法进行外环控制系统的偏差修正, 实现缩进的精确定位。将反馈脉冲与发出脉冲的偏差e (k) 和和偏差的变化量Δe (k) 作为被控量, 按照一定的规则调整发出脉冲量, 实现双闭环控制的精确定位。

2.6 控制程序设计

根据自动装箱机的工艺流程和控制方式, 结合控制过程的分析、各个机构的动作顺序, 以及输入/输出点的分配和PLC控制接线图, 设计了PLC控制程序, 其控制流程图如图5 所示。PLC编程采用西门子STEP7 软件, 根据控制流程, 采用顺序控制法进行编程, 分步执行不同的控制任务, 使程序清晰明朗, 方便程序修改与维护。

3 结语

本文根据食盐自动装箱机的工作原理与工艺流程, 对自动装箱机的控制系统进行了研究, 采用双闭环控制系统设计实现了一套集控制、计数、精确定位功能于一体的食盐自动装箱控制系统。系统实时性好, 可靠性高, 设计成本低, 运行操作方便。该系统对于改进较为落后的装箱系统有很大帮助, 可以极大地提高企业的装箱自动化控制程度和生产效率, 具有广阔的市场前景和较高的推广使用价值。

摘要：针对目前食盐装箱系统中自动化程度低、控制精度低等问题, 设计了一套基于PLC的双闭环自动装箱机控制系统。在此详细介绍了系统的工艺流程, 系统阐述了控制系统的I/O分配与接线, 分析了控制流程, 完成了控制系统的设计。该控制系统实现了控制过程的自动化, 提高了系统的稳定性与可靠性。

关键词：双闭环,自动装箱机,PLC,控制系统

参考文献

[1]夏天煜, 汤晓华, 李可, 等.在线智能视觉检测系统在小包装食盐装箱中的应用[J].北京工商大学学报:自然科学版, 2011, 29 (5) :61-64.

[2]张国全, 张进, 方忠华, 等.全自动伸缩皮带式软袋装箱机提升装箱效率的结构设计[J].包装与食品机械, 2007, 25 (3) :22-24.

[3]赵蕾, 汤晓华, 刘娜, 等.袋装食盐生产线装箱机头直线电机运动控制研究[J].北京工商大学学报:自然科学版, 2010, 28 (6) :46-51.

[4]凌贸易.装箱一体机系统方案设计及其控制系统开发[D].天津:天津大学, 2010.

[5]龙国煊, 王仲, 杨纯.基于PLC和伺服电机的精密定位技术研究[J].传感器与微系统, 2010, 29 (12) :64-66.

[6]黄涛, 陈满儒.基于PLC的火腿肠装箱机自动控制系统的设计与实现[J].包装工程, 2009, 30 (2) :58-59.

[7]西门子 (中国) 自动化与驱动集团.西门子S7-200 smart技术手册[M].北京:西门子 (中国) 自动化与驱动集团, 2012.

[8]王刚, 舒志兵.智能PID算法控制在伺服系统中的应用[J].机床与液压, 2008, 36 (7) :320-322.

[9]松下电器产业株式会社电机公司.松下MINAS A5系列AC伺服电机使用说明书[M].北京:松下电器产业株式会社电机公司, 2004.

包装线装卸箱机改进研究篇4

1 装箱机结构和原理

啤酒生产线上有装箱机和卸箱机, 两者原理相似, 本文将着重讨论装箱机的改进。装箱机工作原理是抓瓶头通过排气和充气实现放瓶子和抓瓶子, 机械设备在可编程控制器的控制下将输送链上的瓶子准确抓起, 在输送链上有已经放好的箱子, 可编程控制器控制机械设备将瓶子放在箱子里, 箱子被输送链送至下一道工序。生产线每个箱子内装啤酒24瓶, 每个装箱循环需要抓、放啤酒三箱。抓放瓶子的频率是由传动轴转动速度决定的, 每转一圈完成一次抓放动作, 通过检测传动轴位置来确定抓瓶头的位置, 在传动轴周围有接近开关, 传动轴上固定有长方形贴片, 以此来实现传动轴的位置检测。箱框和箱子就位分别由接近开关和光电开关检测, 箱框和箱臂共同定位箱子。主运转电机既可以低速反转和正转, 也可以高速正转;光电开关、进出箱臂、进出箱电机共同组成输箱系统;瓶定位器、进、导瓶电机共同组成进瓶系统, 还有光电开关以检测储备的瓶子数量是否足够。

整个系统是由欧姆龙可编程控制系统控制的, 四连杆由主电机带动;瓶子输送和箱子传送由进出箱电机、输导瓶电机共同完成;瓶定位器、进出箱臂分别由瓶定位气缸和进出瓶气缸控制;抓瓶头的充放气由电磁阀控制;设备上的旋钮和按钮用以人工控制系统各个功能。

2 系统硬件及输入输出分配

对于啤酒生产线的控制系统来说, 硬件要满足使用需求, 最好具备一定的可塑性。控制系统需要输入点和输出点分别为13个和31个, 而欧姆龙C60P可编程控制系统有28个输出点和32个输入点, 因此能够满足使用需求, 可以控制装箱机。此系统具备安全防护和自保功能, 如果系统中某传输设备或者是电机长时间运行后温度过高, 为了保障系统安全, 系统将会自动切断输出。在装箱机四周还设置了光电开关, 主要起安全防护作用, 当生产无关人员接近设备时, 系统会检测到并停止主电机运转, 保障工作人员的人身安全。操作人员只需控制对应的俺就既能够控制主电机的正反转和转速, 还为主电机设置了停止按钮, 用以保障系统协调性, 及时主电机出现问题无法工作, 其他设备也能够继续运转, 这个系统设置有紧急停止按钮, 按下这个按钮则整个系统停止运行。

3 当前装箱机控制系统存在的问题及改进措施

输瓶、抓瓶、输箱是啤酒生产线装箱系统的主要组成因素。装箱机的工作过程中可能发生两个方面的问题:首先是如果存在倒瓶问题, 可能发生错位现象, 抓瓶头无法和抓瓶区域的瓶子对齐, 但是到达指定位置后抓瓶头仍会有抓瓶动作, 因此抓瓶头会受到抓瓶系统强大的冲击力并被顶起, 虽然系统中有光电检测系统, 抓瓶头会立刻停止工作并发出警报, 但是如果这个情况多次出现, 抓瓶头会受到损伤, 降低整套设备的寿命, 还会大大增加故障率;即使抓瓶头能够对准瓶子并正确抓起, 也会出现缺瓶现象, 部分箱子内瓶子数量不够, 在后续生产中还要人工解决, 生产效率收到了极大影响;第二是如果没有倒瓶问题, 抓瓶头能够正确将瓶子抓起, 但是没有对区域内的瓶子做减压处理, 两段瓶子会产生很大的摩擦阻力, 损坏瓶子标签, 增加了不合格率。为解决上述两个问题, 可以为装箱系统增加倒瓶检测功能, 并改进挡瓶机构。

3.1 倒瓶检测

主要原理是在每条输送道上增加计数器, 系统进瓶时计数器会开始计时, 如果数量和预设数量一致, 计数完成标志会变为逻辑1, 光电开关检测瓶子数量和预设相符后, 压瓶气缸会下降并将后面的瓶子挡住, 减压处理, 电机满足转动, 减压并将抓瓶区域的瓶子对齐, 同时挡瓶气缸伸出以保护瓶子的标签, 表示当挡瓶机构已经就绪, 如果任何计数器在进瓶过程中没有达到预设数量时, 电机会继续进行进瓶, 光电开关检测满瓶后会延时一段时间, 如果计数器仍然没有达到预设数值, 则出现了倒瓶现象, 系统会停机并报警。

3.2 挡瓶机构

前后光电开关检测为满瓶并且计数器数值和预设值一致时, 说明抓瓶区域没有发生倒瓶现象, 计数完成标志变成1, 压瓶机构将后面的瓶子挡住, 其中一个挡瓶气缸会首先伸出对瓶子做减压处理, 电机延时后另一挡瓶气缸伸出保护前面瓶子的标签, 此时输瓶系统就绪, 抓瓶系统会收到信号并开始抓瓶。如果有倒瓶现象, 计数器数值和预设数值不符, 系统会停机并报警, 抓瓶头不会进行抓瓶动作, 减少了受到的伤害, 增加了系统寿命。

3.3 控制系统

一般采用梯形图语言编写可编程控制系统的控制程序, 主要组成部分为初始化程序、进出箱电机程序、进出箱臂程序、进导瓶电机程序和总电机程序以及夹头程序等组成, 现场的每台设备都要有程序模块, 每个模块之间互相套用但是又互相独立, 采用自保持KEEP语言编写设备控制点, 能够让整个控制、运行系统的编写更加具有层次性, 降低了编写的难度, 采用程序实现复杂的继电器连锁, 提高了设备生产效率。

摘要：本文针对啤酒灌装生产线出现的系统控制缺乏协调性和连贯性等问题, 分析装箱机的结构和原理, 重新编制了控制程序, 从倒瓶检测、挡瓶机构、控制系统三方面分析当前装箱机控制系统存在的问题及改进措施。

关键词：装箱机,控制系统,问题,改进

参考文献

[1]崔孝君.关于啤酒装、卸箱机的节能改进方案[J].酒:饮料技术装备, 2005 (03) .

[2]曾向华, 迟宗波.啤酒瓶装线中装卸箱机新型抓瓶头的研制[J].包装与食品机械, 1999.

[3]郑晓军.生产车间设施布局优化方法研究[D].大连理工大学, 2010.

全自动钉箱机篇5

广轻VEM-2001/441型装箱机 (图1) 原主要生产塑料箱 (4×6) 产品, 因市场需求, 目前主要生产半包纸箱。前工序纸箱成型后到装箱机装成品酒, 每1个循环只能装6箱成品酒。装箱过程:输瓶带将已灌装、杀菌和贴标的成品酒送往装箱机集瓶台→感应开关检测到成品酒布满集瓶台, 抓成品酒组件吸住成品酒→抓成品酒组件提高→抓成品酒组件向前旋转→抓成品酒组件旋转下沉→在导框架导向下成品酒装进空纸箱→抓成品酒组件松开成品酒装箱, 完成一次装箱, 再空载回程、重新吸住成品酒完成1个循环, 周而复初。

2.存在的问题

装箱机输箱带旁边的光电开关控制进箱数量, 在输箱带输送下, 空箱进入装箱工位, 挡箱板挡住空箱前进, 控制在装箱工位。进箱时刚好有6个空箱在装箱工位, 后进空箱由升架拦住。装好成品后, 抓成品酒组件及导框架上提升, 成品箱酒输箱带输送出去, 又进空纸箱。

有时进箱部分升降架未拦截住第7个空纸箱, 造成7个空箱出现在输箱带装箱工位, 这是设备报警装置亮红灯, 设备停止运转。需要人工取出1个空箱, 再复位才能继续生产, 影响生产效率。分析升降装置未起到作用的原因是输箱带纸箱挤压过紧, 升降架下降空纸箱由于挤压被架在输箱带上面, 空箱没有下降, 导致有第7个空箱进来装箱位。

3.改进措施

装箱机进箱带入口第6、7个空箱不能有挤压, 否则升降架无法起作用。为此在设备机械部分安装压箱装置, 通过PLC控箱时进箱, 控制第6、7个空箱无挤压流程见图2, 升降架信号接通 (共用原设备信号) , 升降架上升、开始进箱。PLC将升降架上升信号反馈到电磁阀输出控制压箱装置, 压箱装置压紧第7个空箱。当第6、7个空箱拉开距离时, 光电开关将空隙无物信号反馈至PLC, PLC输出端控制电磁阀换向, 压箱气缸动作, 松开压箱装置, 第7个空箱及输箱带之后空纸箱, 在输箱带带动下继续往装箱机主向输送。当空纸箱到升降架挡板前 (第1批第7个空箱也是第2批第1个空箱) , 升降架下降、截住空箱, 设备反复运转, 不会出现多余纸箱而报警, 提高生产效率。控制说明见图3, 相关程序见图4。

装箱机进箱数量控制方式改进后, 生产运行流畅。

摘要：介绍装箱机工作流程, 针对装箱机进箱数量控制存在的问题, 改进设备, 提高生产效率。

全自动钉箱机篇6

随着我国经济的飞速发展,工业自动化的发展也加快了脚步,就我国包装机械行业目前的发展形势来看,用户多样化与制造商低成本要求已成为主导,且二者的矛盾已日趋严重。为了解决这一问题,模块化设计的概念也越来越引起设计者的注意。设备的模块化设计方法既在设计上满足了低成本、高效率、高柔性的要求,又在产品包装方面满足了多品种、小批量、高速度的要求[1,2]。

1 模块化设计

1.1 模块化设计内涵

模块化的设计方法是在20世纪80年代形成的一种现代设计方法,即设计者在对设备整体功能分析的基础上,进行模块的划分与设计,再通过选择所需要的不同功能模块进行重新组合来构成不同规格和不同性能的系列产品。

模块化设计方法与传统设计方法的不同主要体现在:①模块化设计是一种分解再组合的标准化设计,传统设计是整体化的设计;②模块化设计的成果可以是一个新模块或一个新模块组合,又或是一种新产品,而传统设计的成果只是产品;③模块化设计是面向产品系统,可变性强,传统设计是针对某一具体项目。

1.2 模块化设计的特点[3]

模块化设计具有如下特点:

(1)缩短产品设计和制造周期。

根据用户提出的技术要求,只需在原有的产品模块中选择相应的功能模块进行组合,再设计具有模块拼接功能的辅助模块,通过拼接即可得到所需产品,减少了在产品设计环节所用的时间,节省了人力。

(2)模块互换性强,便于产品的改进。

在模块化设计中,一些已标准化的模块具有较强的互换性,在维修与改进方面具有双重优势,即产品维修时,只需将待维修的模块换成同样的新模块,而换下的模块待修理好后又可重新使用,节省了维修时间;在产品改进方面,可将重要模块单独拿出来进行改进与试验,通过分析试验结果得到更优化的模块。

(3)降低了设计与生产成本。

在模块化设计中,可将部分模块作为标准化模块进行批量生产,从而解决了多品种小批量产品与大批量加工的矛盾,减少设计成本,提高生产效率,降低废品率。

1.3 模块划分

模块划分是否合理对模块化设计的成功与否起着决定性作用,划分时既要考虑模块调用和管理的方便性,又要考虑模块在以后产品开发中的延展性与灵活性[4]。因此,模块划分时应注意以下几点:①模块功能应相对独立,以便于日后的试验、调试与开发工作;②模块结构必须完整,以保证模块间接口与分离的便利;③要具有互换性,模块尺寸参数与结构应尽量标准化。

2 跌落式装箱机模块化设计

2.1 跌落式装箱机工作流程

装箱机是一种将产品按照一定排列规格自动或半自动地装入包装的设备。装箱机按其装箱方式可分为跌落式、卧式、裹包式、夹持式和托盘成型等。其中跌落式装箱机由于其装箱速度快、结构简单、耐用度强和成本低的特性,更多地应用在小容量产品的包装中[5]。

以6L塑料软桶的跌落式装箱机为例,其工作流程如下:接通PLC电源后,桶输送板链线及纸箱运输辊道线得电运行,分别将桶与纸箱输送到指定位置;板链线上感应器通过接收PLC信号进行计数,计数达到指定数量后,通过气缸推动定位机构对待装箱的桶进行定位;定位后由推桶机构将桶推到翻板上,随即推桶机构复位,与此同时,下方缓冲机构将空箱顶起,翻板下翻,引导桶向下落入纸箱中;桶装箱后,翻板复位,输送辊道线将装有桶的纸箱运出,如此循环。如遇装箱速度慢的情况时,桶输送板链线上会堆积桶,传感器检测到之后,驱动夹桶气缸来夹住桶以拦截后方桶,使之不能前移,从而避免对装箱工作的影响。跌落式装箱机结构示意图如图1所示。

2.2 跌落式装箱机模块划分

跌落式装箱机按照其各机构的主要功能划分成5个模块:定位模块、落桶模块、移位模块、缓冲模块和输送模块。

1-后护栏;2-挡箱机构;3-托箱机构;4-上挡桶机构;5-输送线;6-侧护栏;7-侧挡桶机构;8-翻板机构;9-顶桶机构;10-推桶机构

(1)定位模块又分为桶定位模块与箱定位模块,用来对塑料桶与箱体定位。图1中的1、4、6、7和9是桶定位模块,负责桶被移送前在输送轨道的定位和拦截,以及被移送后即落桶前的位置调整;图1中的2为箱定位模块,负责箱体被托起前的定位功能,在落桶前箱体必须进行精准定位才能保证顺利地落桶与缓冲。

(2)落桶模块是整个设备中最关键的模块,图1中的机构8为落桶模块。落桶模块不仅要支撑机构10推来的桶,还要在桶位固定后向下翻转,将纸箱页打开的同时引导落桶方向,以保证桶准确下落到纸箱中。机构8的工作原理是靠两侧气缸同时作用驱动与气缸同侧的轴,这两根轴又通过锥齿轮连接剩余两侧的轴,这样一来,在气缸的作用下,4根轴保持同步旋转,4块翻板也能够同步进行翻转。只有保证了翻板的同步性,才能够正确引导落桶方向,同步性越强,倒桶率越低。

(3)移位模块的功能是将输送线上环定位后的桶推送到落桶位,这一往返动作主要是靠气缸作用来实现的。在设计过程中,由于推桶行程较长,应注意气缸的行程与桶的移送行程保持高度一致,再配合桶定位模块,推桶与定位同时进行,以免出现夹桶现象。

(4)缓冲模块即托箱机构,在执行落桶动作时,由于数桶会在瞬间同时下落,重力较大,必须要缓冲冲击力,否则无论是对箱体输送线还是对箱体本身都会造成损耗。在托箱机构中,通过气缸作用来实现托起和放下运动,并均布两个缓冲器以提高整个机构的抗冲击性。

(5)输送模块负责桶和箱体的运送。跌落式装箱机中,由于装箱规格与速度要求不同,桶输送线可做成单道或双道输送。双道输送只需在桶到达推送位前设置分道机构,将单道输送变成双道输送即可。

2.3 装箱机气动系统

装箱机气动系统如图2所示,由气缸、电磁阀和节流阀构成。气源的气体通过二次压力控制回路进行过滤、减压、油雾化之后供给装箱机系统,二次压力控制回路由空气过滤器、调压阀、油雾器和气压表组成。

3 结束语

模块化设计方法是一种现代化设计方法,为实现包装机械设计的标准化开辟了新的道路。本文针对跌落式装箱机的特殊结构,在对其功能分析的基础之上,研究出了一套针对跌落式装箱机的模块划分方案,并设计了6L桶跌落式装箱机的结构与气动系统,可为今后模块化设计方法的研究提供参考。

参考文献

[1]杨晓青.包装机械与设备[M].北京:国防工业出版社,2009.

[2]崔岩,屠凤莲,石卓栋.直接跌落式装箱机的设计[J].包装与食品机械,2012(3):44-46.

[3]贺兵,刘扬.模块化设计在包装机械设计中的应用[J].包装工程,2008(10):140-142.

[4]王相兵,王宗彦,吴淑芳,等.面向模块化、智能化、参数化的产品变型设计技术研究[J].机械科学与技术,2010(2):153-158.

全自动钉箱机篇7

根据笔者在卷烟厂多年的工作经验, 对烟厂中常见的倒垛现象做一个简单的分析。实际生产中, 部分装封箱机可能会经常出现倒垛现象, 更严重的, 造成烟条的损坏。常见的几个故障原因分析如下: (1) 这些设备工作速度比较快, 这样对于常见的单剁推进式 (一次推进一剁, 分两次完成) , 由于推烟板推进速度较快, 很有可能导致推进第二垛条盒时, 将第一垛条盒碰至烟箱的后部空位;或者更直接的, 第一垛条盒直接掉至烟箱的后部空位; (2) 某一段时期采用的烟箱尺寸较大, 进而烟箱内壁与烟条接触的面积变小, 导致摩擦力减小, 发生掉烟; (3) 某段时期包装机生产出来的烟条表面较之以前光滑, 导致烟条之间的摩擦力变小, 这样, 当最上排的烟条进入烟箱时, 就很容易发生相对滑动, 继而出现掉烟的现象。

2 方案设计

2.1 硬件途径

采用硬件的方式来实现上述推烟电机的控制, 一是可以采用高低双速电机, 二是可以通过变频器来控制电机的速度。先来分析高低双速电机, 虽然可以控制推烟板在送烟和离开时候的速度, 但是对每个单独的过程而言, 推烟板还是匀速运动, 可能无法满足生产要求。因为推烟板一个周期的时间只有2s左右, 如果送烟时速度过慢, 时间上很难满足;如果较快, 又不能有效解决问题。再来分析变频器, 变频器可以很好的控制推烟电机的速度, 达到理想的控制效果。但是使用变频器的时候, 由于推烟周期很短, 变频器的速度变化会很快, 有可能引起变频器跳闸。此外, 不管使用高低速电机还是变频器, 无形中增加了成本, 并不是最为合适的方法。

2.2 软件途径

其实更为简单的是从控制算法上来改进, 通过采用合适的控制算法可以很容易实现上述思想。工程上常用的是PID控制方法, PID控制简单、稳定, 是工业控制领域的常青树, 目前超过90%的工业控制采用PID控制。但是具体到上述问题, 由于推烟板的一个周期很短, 如果采用PID控制, 很容易演变成乒乓控制 (与高低速控制效果类似) 。此时, 我们可以适当的改进PID控制, 以满足生产要求。近年来, BP神经网络得到了很大的发展, 在实际中也有了很多的应用。BP神经网络的动静态性能都比较好, 将BP神经网络技术与传统PID控制相结合, 可以在一定程度上解决传统PID控制器不易在线实时控制的缺陷, 充分发挥PID控制的优点。因此, 可以在推烟电机控制回路中增加BP-PID控制, 有效解决倒垛的发生。

利用原机的推烟超时检测器可以很方便的获取速度转换工作点。推烟超时检测器安装在圆盘上, 当圆盘旋转时, 检测器输出脉冲信号, 这个信号不但可以检测推烟电机是否过载, 还可以计算推烟杆的当前位置, 因此在程序中利用这个信号就可以精确的得到推烟电机由低速变高速时的工作点。

3 BP-PID算法的实现

3.1 BP-PID网络结构

基于BP (Back Propagation) 网络的PID控制系统结构如图1所示, 控制器由两部分构成: (1) 经典的PID控制器, 直接对被控对象进行闭环控制, 并且三个参数kp, ki, kd为在线调整方式; (2) 神经网络, 根据系统的运行状态, 调节PID控制器的参数, 以期达到某种性能指标的最优化, 使输出层神经元的输出状态对应于PID控制器的三个可调参数kp, ik, kd。通过神经网络的自学习、加权系数调整, 使神经网络输出对应于某种最优控制律下的PID控制器参数。BP网络包括以下三个层:输入层、隐含层、输出层。BP神经网络的输入变量个数取决于被控系统的复杂程度, 输出节点对应的是PID的三个可调参数。一个三层BP网络结构为M-Q-K, M由被控对象的复杂程度确定, 输入、输出神经元个数确定后, 根据下式可求得隐含层神经元个数。

3.2 BP-PID学习算法

(1) 网络输入层。网络输入层的输入为:

式中, 输入变量的个数M取决于被控系统的复杂程度。对于推烟电机而言, x (j) 的取值如下所示:

其中, e (k) 、u (k) 分别表示第k取样时刻的误差值和控制器输出值。

(2) 网络隐含层。网络隐含层的输入、输出为:

式中, wij (2) —隐含层加权系数;上角标 (1) 、 (2) 、 (3) 分别代表输入层、隐含层和输出层。

隐含层神经元的活化函数取正负对称的Sigmoid函数:

3) 网络输出层。网络输出层的输入输出为:

输出层输入节点分别对应三个可调参数kp, ki, kd。由于kp, ki, kd不能为负值所以输出层神经元的活化函数取非负的Sigmoid函数:

4) 网络权系数的修正。取性能指标函数为:

按照梯度下降法修正网络的权系数即按E (k) 对加权系数的负梯度方向搜索调整, 并附加一使搜索快速收敛全局极小的惯性项:

式中, η为学习速率;α为惯性系数。