二極管塑封包裝機設計

毛現霞長春東北輸送設備制造有限公司，吉林長春　130119

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二極管塑封包裝機設計

毛現霞
長春東北輸送設備制造有限公司，吉林長春130119

摘要本文通過對現有二極管塑料包裝機的性能和工況分析，概括了二極管塑料包裝機的工作原理，以及目前現有塑封設備幾種方法。并以0805型塑封件為例，分析該設備的情況，進行節能改造提高生產效率。創新出一種更加有效的原件移動方式。運用氣壓缸及步進電機對其控制抓取及轉動，并對系統中涉及的液壓泵、步進電機、plc進行了選型。

關鍵詞塑封機；節能；0805型；二極管

塑封機主要通過液壓傳動完成合模和注塑，目前市場上的塑封機在工作過程中都具普遍存在系統壓力高，液壓控制回路復雜，液壓油溫升快，不便設備的日常維護和管理等缺點。于是近年來推出了變量泵塑封機、全電動塑封機等節能型新產品，但由于設備價格高、維護成本高、使用要求高及整體性能達不到理想等缺陷，使推廣受到了一定程度限制。本文設計一種系統壓力低，維護管理方便，低能量消耗、低制造成本的塑封包裝設備。

1　二極管包裝機實際需求

1.1二極管包裝機結構設計的要求

l）要求：二極管包裝機能夠自主完成數量記錄、包裝、封箱等工序，可實現遠程監控功能，并且可以實時跟蹤設備生產過程實際運行情況，加入發現異常現象(如缺少元件)會及時發出警示，還可以自動中斷生產過程。

2）包裝機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。

1.2二極管包裝機工藝分析

1）包裝方式

包裝機按工位分為單工位和多工位兩種。二極管包裝機的工藝過程較復雜，因為有較多的執行元件(如供給料、計量數、充填料、封裝口、切斷袋等等)，為提高生產效率，我們選擇將包裝操作分散在不同工位上同時進行，也就是選擇多工位工藝方式。

2）運動形式

搬運物體傳送方式采用間歇和連續運動兩種形式。根據對二極管包裝機的分析，本設計通過連續式運動，原料由振動篩連續輸送到運輸托盤。運輸托盤將二極管再轉送到封裝帶上，整個過程由包含吸取、創新脫離、送帶等一系列的間歇式運動。根據上述分析，二極管包裝機選用間歇運動及連續運動相結合方式。

2　二極管包裝機系統組成

本課題開發的二極管包裝機主要完成二極管的外包裝工序，并檢測相應工序的質量完成情況。二極管包裝機主要由機器的動力、傳動、執行、控制系統和監控系統構成。.

3　二極管包裝機執行系統

二極管包裝機的執行機構運動方式較多，若想自動正確地完成包裝所需動作，執行機構一定按規定的指令運動，且每個動作均要協調配合，嚴格按照設定的程序完成。執行系統就是保證機構的動作準確按工作需求進行的，并最大限度縮短了運動循環的周期，完成了包裝并獲得較高的生產效率。

3.1執行系統工作配合

輸送裝置：由振動篩連續供料，能夠實現連續運動。

檢測裝置：當二極管檢測不合格時經傳輸通道落入回收箱。

計量裝置：二極管輸送至電磁振動盤后，進入通道，被托盤吸取，計數器加托盤所走步數即為二極管個數，能夠實現連續運動。。

運送托盤裝置：間歇運動。由步進電機控制轉動，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：間歇運動。由0805型封裝頭尺寸進行間歇式封裝。

卷盤裝置：由伺服電機控制卷取。

各執行機構之間動作必須相互協調，運動時間盡量重疊，以便縮短運動周期，提高生產效率。

3.2驅動形式

二極管包裝機的封口裝置由加熱器和氣動回路過程，是包裝機的關鍵構件，包裝機的加熱件可通過加熱器配合運動實現包裝帶的封口，氣動裝置用來實現加熱頭上下連續動作。本設計采用氣動方式，傳動快，維護方便。空氣中的水和雜質通過過濾器濾出，利用減壓閥降到需求壓力給電磁閥和氣缸提供壓力。系統中的油霧器潤滑油由空氣流帶到電磁閥和氣缸進行潤滑。減壓閥上的壓力表能直接調整讀出。氣路系統基本回路中元件主要有調速器、氣缸、電磁閥、管路等組成。通斷及換向由電磁閥控制。執行機構是氣缸，承擔了負載、輸出力。調速器是調節氣缸的速度的。二極管包裝機基本回路圖如圖1所示。

圖1　氣缸基本回路簡圖

氣缸在向前運動時是高速運動，在近終點附近關閉閥門，氣體只通過窄通道，所示實現了限速功能，氣缸的移動速度快速降下來。本二極管包裝機動作過程如下：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。二極管包裝機封裝時，電磁閥通，壓縮氣體進入氣缸后腔推動活塞伸出；反之，活塞縮回。

4　二極管包裝機控制系統設計

在二極管包裝機電氣控制系統中，對熱電偶采集的溫度值和設定值進行對比，并通過PLC對加熱棒進行加熱。控制系統主要構成如下。

1）評估控制。PLC在接到任務后，先分析所控對象的過程和要求，然后選擇合適的PLC、單片機等。二極管包裝機的環境相對較好，但需長時間不斷運行，對可靠性要求高，控制系統較復雜，其輸入/輸出主要以開關量為主，也具有一定的模擬量控制，精度以及實時性要求均高，所以采用PLC作該系統的控制器。

2）控制器的選型。系統采用ILC350PN PLC，具有較高的性價比，是中小型PLC，高速、穩定、可靠、開放。

3）I／O地址分配。進行PLC控制系統設計要首先對輸入輸出信號在PLC接線端子上的地址進行分配。I／O地址分配以后方可以進行編程。只有I／O地址確定以后，方可對控制柜及PLC的進行接線，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）二極管包裝機系統硬、軟件設計

硬件設計主要包括硬件選型、組態、診斷、參數化模塊四部分構成；軟件設計需要熟悉工藝流程、邏輯運算和電控系統上，利用PC WorX 5進行編寫。該系統主要由下位機系統總線系統和上位機系統液晶彩色觸摸屏、PLC控制系統組成。下位機主要是通過總線實時采集運行的狀態信息，根據邏輯關系，發出控制命令，對執行機構的指定動作進行控制，保證能夠高效地完成生產計量、包裝等任務。液晶彩色觸摸屏作可以正確顯示運行和停機時間、相位顯示、溫度顯示、速度顯示、參數更改、有效作業率、材料消耗統計、故障報警及歷史記錄等。通過INTERBUS總線對控制器與現場設備進行連接，通過MPI通訊協議PLC與觸摸屏上位機進行數據交換。

5　結論

本文詳細論述了包裝機的動力、執行、控制、設計思路等等。在執行系統設計中對塑封、供料、運輸等機構進行了參數設計。

1）分析了二極管包裝生產工藝，按照各原材料的運轉順序安培生產過程，并對二極管包裝機的方案進行整體設計。

2）對執行系統中塑封裝置、供料裝置、運輸托盤裝置的機構進行了設計。為更準確地確定包裝材料的最佳加熱區間，本研究查閱了基于溫度控制的封口工藝參數試驗研究成果，通過調研可知在薄膜熱封中，有不同的溫度區間，相關參數與封口質量之間的可建立聯系，并進行設計優化。

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

本文設計的二極管包裝機能夠計數準確，且能全自動控制。

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中圖分類號TS206.2

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2016）155-0102-02