枕型袋自動裝箱機(jī)的特點(diǎn)和電氣控制

圖1主要包裝工藝過程圖
枕型袋自動裝箱機(jī)的主要包裝工藝過程如圖1所示，拾取箱板→→箱子成型及底部折邊→箱體傳送→袋子收集及填充裝箱→封箱和捆扎。機(jī)器的實(shí)際控制過程中，拾取箱板、箱子成型及底部折邊是完成箱子成型，按一定的順序進(jìn)行。袋子收集及填充裝箱是完成物料收集和填充，按一定的順序進(jìn)行。箱子成型和成物料收集及填充可同時(shí)進(jìn)行，這樣提高了裝箱速度。封箱和捆扎是自動裝箱機(jī)的輔助設(shè)備，是將裝好的箱子進(jìn)行封箱和捆扎，完成包裝的最后工序。
2.控制系統(tǒng)的主要組成

主控制器采用B＆R的PP41，PP41是人機(jī)界面和控制器集成一體機(jī)。控制系統(tǒng)組成如圖2所示，包括對填充下料、取紙板、箱體成型、箱體傳送的控制?？刂破魍ㄟ^CANbus對伺服電機(jī)進(jìn)行跟蹤控制，IN口通過光電開關(guān)或接近開關(guān)限位和狀態(tài)跟蹤檢測，OUT口驅(qū)動電磁閥控制汽缸的動作，驅(qū)動接觸器控制電機(jī)運(yùn)行。
3.取箱板及箱子成型控制
3.1取箱板系統(tǒng)控制過程簡述
取箱板系統(tǒng)的控制主要包括箱板送料槽的控制和取箱板過程的控制。箱板送料槽中存放足夠多的箱板，供取箱板器進(jìn)行取箱板，取箱器每取出一個箱板，箱板送料槽就要步移，保證下一次取箱板正常抽取。
取箱板過程控制主要由取箱器（長位移汽缸）和真空發(fā)生器組成。取箱板時(shí)，要檢測取箱器的位置，若取箱器在箱子成型位置、或箱子正在傳送，取箱板器必須等待取箱器到達(dá)填充臺位置時(shí)，取箱板器動作拾取箱板。拾取箱板成功的標(biāo)志是取箱板器在初始位并且開箱器處光電開關(guān)檢測到箱體。
3.2箱子成型過程控制
當(dāng)箱板取到位后，通過機(jī)械機(jī)構(gòu)，箱子打開，光電開關(guān)B1檢測到信號，驅(qū)動汽缸C1動作，使箱子完全豎起。取箱器移動到開箱位置，打開真空，拾取箱子，控制汽缸C2動作，折箱子底部短邊，接近開關(guān)SQ1檢測C2動作到位后，驅(qū)動C3汽缸動作折底部長短邊，接近開關(guān)SQ2檢測C3動作，驅(qū)動汽缸C4動作，折底部長邊，等待取箱器取走箱子，恢復(fù)C4狀態(tài)。時(shí)序控制圖如圖3所示。

4.箱子的傳送控制
4.1箱子傳送工藝過程
箱子的傳送是利用電機(jī)M1驅(qū)動連桿機(jī)構(gòu)，驅(qū)動滑桿，帶動箱子傳送器前后移動，機(jī)構(gòu)簡圖如圖4所示。箱子傳送器的作用是將打開的箱子從箱子打開處傳送到填充臺上，同時(shí)將裝好包的箱傳送到打包傳送帶上進(jìn)行封箱打包。箱子傳送器的位置狀態(tài)有兩種，第一種情況是將空箱傳送在填充臺，實(shí)箱傳送到打包輸送帶上，等待開箱處的信號。第二種情況是開箱處有空箱子打開，空箱傳送器移動到開箱處，拾取空箱，完成底部折邊，等待填充臺裝滿箱子后，將空箱移到填充臺處，實(shí)箱移到打包輸送帶上。機(jī)器停機(jī)后，箱子傳送器復(fù)位在填充臺處。

4.2箱子傳送過程控制
箱子傳送器在填充臺位置和開箱處時(shí)，分別由接近開關(guān)SQ5和SQ6檢測，控制傳送電機(jī)M1的運(yùn)行停止，控制時(shí)序如圖5所示。當(dāng)

光電開關(guān)B1檢測到空箱打開時(shí)，電機(jī)M1運(yùn)行，帶動箱子傳送器移動，接近開關(guān)SQ6檢測到信號后，電機(jī)M1停止運(yùn)行，驅(qū)動汽缸C5動作，打開真空發(fā)生器，拾取空箱，完成折底邊，等待填充系統(tǒng)裝滿箱子后，驅(qū)動電機(jī)M1運(yùn)行，接近開關(guān)SQ5檢測到信號后，電機(jī)M1停止運(yùn)行，空箱送到填充臺，實(shí)箱送到打包輸送帶，汽缸C5復(fù)位，完成一個裝箱周期。
5.填充下料裝箱的控制
5.1填充下料裝箱機(jī)構(gòu)組成
填充裝箱機(jī)構(gòu)主要由主輸送帶，伸縮帶，填充臺，下料控制系統(tǒng)組成，如圖6所示。主輸送帶由電機(jī)M3、減速機(jī)和輸送帶組成，在機(jī)器的設(shè)計(jì)中，主傳送帶的的線速度不可調(diào)。伸縮帶由伺服驅(qū)動電機(jī)

M2、減速機(jī)和滑行軌道組成。輸送帶的伸縮位移由伺服電機(jī)M2控制。填充臺主要由下料槽和下料驅(qū)動汽缸組成，主要作用是通過伸縮帶的變速運(yùn)動，將枕型袋整齊的放到下料槽上，通過下料汽缸，打開下料槽將袋子裝入紙箱內(nèi)。
5.2填充下料幾個重要參數(shù)計(jì)算
⑴輸送帶收縮最大線速度
V1 =17/40×3000×171.44/60=3643.1(mm/s)
式中17/40為減速比，171.44為主動論周長，3000為伺服電機(jī)最大轉(zhuǎn)速。
⑵輸送帶從零位到第一個袋子下落位的傳遞時(shí)間
T1=500/ V1=500/3643.1=0.1372s 其中箱體長度為500mm。
⑶主傳送帶（袋子的移動）速度及袋子間的相對距離
V2=1400/7.5×100π=58643.1(mm/h)=977.38(mm/s)
S125=60/125×V2=469(mm)＞＞袋長
其中1400為電機(jī)M3的轉(zhuǎn)速，7.5為減速比，100π主動輪周長，包裝機(jī)每分鐘125包/分鐘。
⑷伸縮帶向前走500mm時(shí)袋子傳送距離
S1=T1•V2=0.137*997.38=134(mm)（n=3000轉(zhuǎn)/分）
⑸袋子下落時(shí)間及下落時(shí)在輸送帶上的袋子位移量
H=205mm=0.205m，H=1/2gt2，t=0.205s=205(ms),在下落板上的停留時(shí)間t2=50ms,下落時(shí)在輸送帶上的袋子位移量
S=(0.205+0.05)×V2=209(mm)
從以上計(jì)算可知，包裝機(jī)的速度為125袋/分鐘，包裝袋在從傳送帶上的相對距離為469mm，下落板下落過程最小時(shí)間為0.210ms，此時(shí)包裝袋在傳送帶上的位移是209mm，袋子到下落點(diǎn)距離469-209=260mm，下落時(shí)還剩260/V2=0.266s。
以上參數(shù)是某中特定速度下理論數(shù)據(jù)，為了保護(hù)所有者的利益，以上參數(shù)作了技術(shù)處理，僅作為學(xué)術(shù)探討。
5.3填充下料裝箱的電氣控制
枕型袋的裝箱有一定的規(guī)格，包括每箱的層數(shù)K1和每層的個數(shù)K2，在進(jìn)行品種規(guī)格更換之前，均要進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，參數(shù)設(shè)定完成后按照該參數(shù)進(jìn)行裝箱。
空箱放入填充臺上，光電開關(guān)B3檢測到信號，伺服電機(jī)快進(jìn)到起始位，或者某層分撿出K2包后，伺服電機(jī)快進(jìn)到起始位，汽缸C6動作，分撿好的袋子放入紙箱中，完成一層的裝箱，K1記數(shù)一次，直到K1達(dá)到設(shè)定值，完成一箱的填充。
伺服電機(jī)快進(jìn)到起始位，等待輸送帶上的袋子，當(dāng)光電開關(guān)B2檢測到信號，伺服電機(jī)快退，利用袋子在輸送帶上的慣性，把袋子放入下料槽中，K2記數(shù)一次直到K2達(dá)到設(shè)定值，完成一層的分撿。圖6中接近開關(guān)SQ8、SQ9、SQ10對伺服電機(jī)進(jìn)行初始化和位移限位作用。
6.結(jié)束語
枕型袋的裝箱技術(shù)在國內(nèi)還是空白，應(yīng)用前景比較看好，它的控制過程是一個閉環(huán)系統(tǒng)。文中對主要過程做了論述，對包括報(bào)警監(jiān)測、打包封箱、人機(jī)界面等沒有論述，實(shí)際控制過程遠(yuǎn)比這些敘述復(fù)雜，也有一定的技巧。本文僅作為一般學(xué)術(shù)論文進(jìn)行原理性探討，不能作為生產(chǎn)實(shí)際中的范例，請讀者諒解。