紗桶自動包裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳云霞

(南京機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 211135)

0 引言

紗桶是紡織行業(yè)的基礎(chǔ)原料，目前不少企業(yè)仍采用人工包裝的方式對紗桶進(jìn)行包裝，此種包裝方式效率低下且人工成本較高[1]。為提高紗桶包裝的自動化程度和包裝效率，設(shè)計(jì)一種紗桶自動包裝系統(tǒng)，不僅確保全部環(huán)節(jié)的自動化，并實(shí)現(xiàn)在觸摸屏上進(jìn)行每個裝置的控制。整條生產(chǎn)系統(tǒng)只需要配備一名操作人員，提高了紗桶包裝的效率，降低了生產(chǎn)成本。

1 紗桶自動包裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

紗桶自動包裝線包括：控制器、紗桶輸送裝置、紗桶翻轉(zhuǎn)裝置、紗桶裝袋裝置、紗桶轉(zhuǎn)送裝置和紗桶稱重貼標(biāo)裝置，如圖1所示。紗桶輸送裝置用于將紗桶輸送至輸送帶上；紗桶翻轉(zhuǎn)裝置用于紗桶的正反翻轉(zhuǎn)；控制器用于控制紗桶正反間隔的設(shè)置，紗桶轉(zhuǎn)送裝置用于將待包裝的紗桶轉(zhuǎn)送至紗桶稱重貼標(biāo)裝置。

圖1 紗桶自動包裝系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

2 輸送電機(jī)

整線共有7臺輸送電機(jī)。采用微型調(diào)速電機(jī)，配備一個調(diào)速盒，就近安裝在皮帶的支腿上，便于操作。除最末段采用三相380V電機(jī)外，其余電機(jī)都是使用單相220V電機(jī)。因?yàn)楣に囆枰糠蛛姍C(jī)使用調(diào)速器來匹配輸送速度。控制柜內(nèi)單相電機(jī)的接線方式一致，如圖2所示。

圖2 單相電機(jī)的接線圖

3 紗桶翻轉(zhuǎn)裝置

紗筒的形狀一般為寶塔型，為減少包裝空間，保證包裝的一致性，需要將紗桶自動調(diào)整至統(tǒng)一的“直徑較小的一端朝上，直徑大的一端朝下”，便于堆疊放置，以節(jié)省存儲空間。紗桶翻轉(zhuǎn)裝置包括支撐平臺、翻轉(zhuǎn)檢測裝置和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，如圖3所示。翻轉(zhuǎn)檢測裝置設(shè)置在支撐平臺的前側(cè)，其檢測裝置為CCD攝像頭。通過CCD攝像頭測量遮光邊到底邊的距離以確定紗桶的放置方向，以判斷是否需要進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。紗桶需要翻轉(zhuǎn)時(shí)，通過升降平臺將需要進(jìn)行翻轉(zhuǎn)的紗桶提升至進(jìn)行翻轉(zhuǎn)的工位，夾持機(jī)構(gòu)對紗桶進(jìn)行夾緊，從動輪的轉(zhuǎn)動帶動驅(qū)動氣缸的轉(zhuǎn)動，從而帶動固定板的轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)動作。紗桶翻轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)圖如圖3、圖4所示。

圖3 紗桶翻轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)圖

圖4 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖

4 紗桶裝袋裝置

紗桶裝袋裝置包括撐袋口機(jī)構(gòu)、紗桶裝袋機(jī)構(gòu)和縫紉機(jī)構(gòu)。撐袋口機(jī)構(gòu)用于將紗桶包裝撐開，紗桶裝袋機(jī)構(gòu)用于將紗桶放入紗桶包裝袋，縫紉機(jī)構(gòu)用于將紗桶包裝袋進(jìn)行封口[2]。實(shí)現(xiàn)撐袋動作由5組氣缸來實(shí)現(xiàn)，分別為漲袋伸出缸、漲袋缸、成形下壓缸、成形上托缸和阻擋缸。套袋光電開關(guān)安裝在接近阻擋缸動作的位置，通過檢測到位的延時(shí)來判定是否到位，減少了袋邊變形的誤檢測。通過漲袋缸將袋口整理平整后，下壓和上托缸將袋口送至縫紉機(jī)入口的高度位置，此時(shí)漲袋缸縮回，直至縫紉機(jī)工作完畢再恢復(fù)初始狀態(tài)。

5 紗桶稱重貼標(biāo)裝置

稱重和貼標(biāo)裝置采用第三方集成設(shè)備，自動運(yùn)行時(shí)需要通過交互信號觸發(fā)進(jìn)行工作。自動運(yùn)行時(shí)的流程為：自動運(yùn)行；皮帶線運(yùn)轉(zhuǎn)—光電開關(guān)檢測包裝袋到位；皮帶線停止—給出稱重啟動信號—延時(shí)后給出貼標(biāo)啟動信號—再延時(shí)后皮帶線繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；直至輸送完畢。打包機(jī)接收到啟動信號時(shí)，自帶的輸送電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，再通過設(shè)置的3個光電開關(guān)觸發(fā)3次打包動作，通過調(diào)整3個光電開關(guān)的安裝位置實(shí)現(xiàn)打包姿態(tài)的調(diào)整。

6 人機(jī)交互

系統(tǒng)配置人機(jī)交互界面，使用者可以直觀查看每區(qū)域所處的運(yùn)行狀態(tài)[3]。設(shè)備上電后，進(jìn)入操作頁面，如圖5所示。人機(jī)交互界面顯示整機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備分為5個控制區(qū)域，每個區(qū)域可以在觸摸屏上進(jìn)行獨(dú)立的自動運(yùn)行或手動操作，便于調(diào)試和維護(hù)操作。

圖5 人機(jī)交互頁面

該紗桶自動包裝系統(tǒng)基于生產(chǎn)任務(wù)需求，改變紡紗生產(chǎn)線末端的生產(chǎn)現(xiàn)狀，推進(jìn)紡紗生產(chǎn)設(shè)備自動化進(jìn)程。與人工包裝相比較，減輕了工人勞動強(qiáng)度，具有較好的應(yīng)用前景[4]。