包裝線裝卸箱機(jī)改進(jìn)研究

宣云靜

摘 要：本文針對(duì)啤酒灌裝生產(chǎn)線出現(xiàn)的系統(tǒng)控制缺乏協(xié)調(diào)性和連貫性等問(wèn)題，分析裝箱機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理，重新編制了控制程序，從倒瓶檢測(cè)、擋瓶機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)三方面分析當(dāng)前裝箱機(jī)控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：裝箱機(jī)；控制系統(tǒng)；問(wèn)題；改進(jìn)

中圖分類號(hào)：TH242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

20世紀(jì)90年代，分別從國(guó)內(nèi)和國(guó)外共引進(jìn)了兩條啤酒灌裝生產(chǎn)線，兩條生產(chǎn)線在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后都出現(xiàn)了問(wèn)題，具體表現(xiàn)在系統(tǒng)控制缺乏協(xié)調(diào)性和連貫性，為了解決上述問(wèn)題，我們重新編制了控制程序并換用了新的控制器，改造了生產(chǎn)線上不適用的機(jī)械設(shè)備，筆者將就啤酒包裝線裝卸箱機(jī)為例展開(kāi)探討。

1 裝箱機(jī)結(jié)構(gòu)和原理

啤酒生產(chǎn)線上有裝箱機(jī)和卸箱機(jī)，兩者原理相似，本文將著重討論裝箱機(jī)的改進(jìn)。裝箱機(jī)工作原理是抓瓶頭通過(guò)排氣和充氣實(shí)現(xiàn)放瓶子和抓瓶子，機(jī)械設(shè)備在可編程控制器的控制下將輸送鏈上的瓶子準(zhǔn)確抓起，在輸送鏈上有已經(jīng)放好的箱子，可編程控制器控制機(jī)械設(shè)備將瓶子放在箱子里，箱子被輸送鏈送至下一道工序。生產(chǎn)線每個(gè)箱子內(nèi)裝啤酒24瓶，每個(gè)裝箱循環(huán)需要抓、放啤酒三箱。抓放瓶子的頻率是由傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度決定的，每轉(zhuǎn)一圈完成一次抓放動(dòng)作，通過(guò)檢測(cè)傳動(dòng)軸位置來(lái)確定抓瓶頭的位置，在傳動(dòng)軸周圍有接近開(kāi)關(guān)，傳動(dòng)軸上固定有長(zhǎng)方形貼片，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸的位置檢測(cè)。箱框和箱子就位分別由接近開(kāi)關(guān)和光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)，箱框和箱臂共同定位箱子。主運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)既可以低速反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)，也可以高速正轉(zhuǎn)；光電開(kāi)關(guān)、進(jìn)出箱臂、進(jìn)出箱電機(jī)共同組成輸箱系統(tǒng)；瓶定位器、進(jìn)、導(dǎo)瓶電機(jī)共同組成進(jìn)瓶系統(tǒng)，還有光電開(kāi)關(guān)以檢測(cè)儲(chǔ)備的瓶子數(shù)量是否足夠。

整個(gè)系統(tǒng)是由歐姆龍可編程控制系統(tǒng)控制的，四連桿由主電機(jī)帶動(dòng)；瓶子輸送和箱子傳送由進(jìn)出箱電機(jī)、輸導(dǎo)瓶電機(jī)共同完成；瓶定位器、進(jìn)出箱臂分別由瓶定位氣缸和進(jìn)出瓶氣缸控制；抓瓶頭的充放氣由電磁閥控制；設(shè)備上的旋鈕和按鈕用以人工控制系統(tǒng)各個(gè)功能。

2 系統(tǒng)硬件及輸入輸出分配

對(duì)于啤酒生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，硬件要滿足使用需求，最好具備一定的可塑性。控制系統(tǒng)需要輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)分別為13個(gè)和31個(gè)，而歐姆龍C60P可編程控制系統(tǒng)有28個(gè)輸出點(diǎn)和32個(gè)輸入點(diǎn)，因此能夠滿足使用需求，可以控制裝箱機(jī)。此系統(tǒng)具備安全防護(hù)和自保功能，如果系統(tǒng)中某傳輸設(shè)備或者是電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后溫度過(guò)高，為了保障系統(tǒng)安全，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)切斷輸出。在裝箱機(jī)四周還設(shè)置了光電開(kāi)關(guān)，主要起安全防護(hù)作用，當(dāng)生產(chǎn)無(wú)關(guān)人員接近設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)到并停止主電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，保障工作人員的人身安全。操作人員只需控制對(duì)應(yīng)的俺就既能夠控制主電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速，還為主電機(jī)設(shè)置了停止按鈕，用以保障系統(tǒng)協(xié)調(diào)性，及時(shí)主電機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題無(wú)法工作，其他設(shè)備也能夠繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，這個(gè)系統(tǒng)設(shè)置有緊急停止按鈕，按下這個(gè)按鈕則整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行。

3 當(dāng)前裝箱機(jī)控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施

輸瓶、抓瓶、輸箱是啤酒生產(chǎn)線裝箱系統(tǒng)的主要組成因素。裝箱機(jī)的工作過(guò)程中可能發(fā)生兩個(gè)方面的問(wèn)題：首先是如果存在倒瓶問(wèn)題，可能發(fā)生錯(cuò)位現(xiàn)象，抓瓶頭無(wú)法和抓瓶區(qū)域的瓶子對(duì)齊，但是到達(dá)指定位置后抓瓶頭仍會(huì)有抓瓶動(dòng)作，因此抓瓶頭會(huì)受到抓瓶系統(tǒng)強(qiáng)大的沖擊力并被頂起，雖然系統(tǒng)中有光電檢測(cè)系統(tǒng)，抓瓶頭會(huì)立刻停止工作并發(fā)出警報(bào)，但是如果這個(gè)情況多次出現(xiàn)，抓瓶頭會(huì)受到損傷，降低整套設(shè)備的壽命，還會(huì)大大增加故障率；即使抓瓶頭能夠?qū)?zhǔn)瓶子并正確抓起，也會(huì)出現(xiàn)缺瓶現(xiàn)象，部分箱子內(nèi)瓶子數(shù)量不夠，在后續(xù)生產(chǎn)中還要人工解決，生產(chǎn)效率收到了極大影響；第二是如果沒(méi)有倒瓶問(wèn)題，抓瓶頭能夠正確將瓶子抓起，但是沒(méi)有對(duì)區(qū)域內(nèi)的瓶子做減壓處理，兩段瓶子會(huì)產(chǎn)生很大的摩擦阻力，損壞瓶子標(biāo)簽，增加了不合格率。為解決上述兩個(gè)問(wèn)題，可以為裝箱系統(tǒng)增加倒瓶檢測(cè)功能，并改進(jìn)擋瓶機(jī)構(gòu)。

3.1 倒瓶檢測(cè)

主要原理是在每條輸送道上增加計(jì)數(shù)器，系統(tǒng)進(jìn)瓶時(shí)計(jì)數(shù)器會(huì)開(kāi)始計(jì)時(shí)，如果數(shù)量和預(yù)設(shè)數(shù)量一致，計(jì)數(shù)完成標(biāo)志會(huì)變?yōu)檫壿?，光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)瓶子數(shù)量和預(yù)設(shè)相符后，壓瓶氣缸會(huì)下降并將后面的瓶子擋住，減壓處理，電機(jī)滿足轉(zhuǎn)動(dòng)，減壓并將抓瓶區(qū)域的瓶子對(duì)齊，同時(shí)擋瓶氣缸伸出以保護(hù)瓶子的標(biāo)簽，表示當(dāng)擋瓶機(jī)構(gòu)已經(jīng)就緒，如果任何計(jì)數(shù)器在進(jìn)瓶過(guò)程中沒(méi)有達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)量時(shí)，電機(jī)會(huì)繼續(xù)進(jìn)行進(jìn)瓶，光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)滿瓶后會(huì)延時(shí)一段時(shí)間，如果計(jì)數(shù)器仍然沒(méi)有達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)值，則出現(xiàn)了倒瓶現(xiàn)象，系統(tǒng)會(huì)停機(jī)并報(bào)警。

3.2 擋瓶機(jī)構(gòu)

前后光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)為滿瓶并且計(jì)數(shù)器數(shù)值和預(yù)設(shè)值一致時(shí)，說(shuō)明抓瓶區(qū)域沒(méi)有發(fā)生倒瓶現(xiàn)象，計(jì)數(shù)完成標(biāo)志變成1，壓瓶機(jī)構(gòu)將后面的瓶子擋住，其中一個(gè)擋瓶氣缸會(huì)首先伸出對(duì)瓶子做減壓處理，電機(jī)延時(shí)后另一擋瓶氣缸伸出保護(hù)前面瓶子的標(biāo)簽，此時(shí)輸瓶系統(tǒng)就緒，抓瓶系統(tǒng)會(huì)收到信號(hào)并開(kāi)始抓瓶。如果有倒瓶現(xiàn)象，計(jì)數(shù)器數(shù)值和預(yù)設(shè)數(shù)值不符，系統(tǒng)會(huì)停機(jī)并報(bào)警，抓瓶頭不會(huì)進(jìn)行抓瓶動(dòng)作，減少了受到的傷害，增加了系統(tǒng)壽命。

3.3 控制系統(tǒng)

一般采用梯形圖語(yǔ)言編寫(xiě)可編程控制系統(tǒng)的控制程序，主要組成部分為初始化程序、進(jìn)出箱電機(jī)程序、進(jìn)出箱臂程序、進(jìn)導(dǎo)瓶電機(jī)程序和總電機(jī)程序以及夾頭程序等組成，現(xiàn)場(chǎng)的每臺(tái)設(shè)備都要有程序模塊，每個(gè)模塊之間互相套用但是又互相獨(dú)立，采用自保持KEEP語(yǔ)言編寫(xiě)設(shè)備控制點(diǎn)，能夠讓整個(gè)控制、運(yùn)行系統(tǒng)的編寫(xiě)更加具有層次性，降低了編寫(xiě)的難度，采用程序?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的繼電器連鎖，提高了設(shè)備生產(chǎn)效率。

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