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基于粉狀物料的全自動(dòng)大袋包裝機(jī)的研究

發(fā)布時(shí)間:2021-03-19 14:46:24 |來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

1前言
多年來(lái),在自動(dòng)包裝方面,國(guó)內(nèi)各個(gè)企業(yè)水平參差不齊,大多采用半自動(dòng)包裝。研究設(shè)計(jì)的全自動(dòng)大袋包裝機(jī),是在半自動(dòng)大包機(jī)基礎(chǔ)上,為提高包裝產(chǎn)能,增加機(jī)器自動(dòng)化、智能化而自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)制造裝配的新型智能機(jī),該機(jī)具有操作方便、外表美觀、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。在元器件(電器元件、氣動(dòng)元件等)選用方面,優(yōu)先選用進(jìn)口元器件,使得質(zhì)量可靠有保證;在設(shè)備控制和操作方面,釆用可編程邏輯控制器(PLC)進(jìn)行控制,以觸摸屏為用戶操作界面,使得操作員上手容易、操作簡(jiǎn)便;在機(jī)器調(diào)整方面,一般只須進(jìn)行簡(jiǎn)單的機(jī)器調(diào)整,就可以自動(dòng)地、可靠地完成整個(gè)包裝工藝;在安全防護(hù)方面,該機(jī)完善的監(jiān)控和報(bào)警功能,能很好的保護(hù)機(jī)器和產(chǎn)品不受意外損傷,也方便操作人員迅速排除故障。
2包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)特征與工作原理
2.1總體結(jié)構(gòu)及其工作特征和原理
研究設(shè)計(jì)的全自動(dòng)大袋包裝機(jī)由機(jī)、電、氣高度集成,由機(jī)械裝置、電控系統(tǒng)、氣控系統(tǒng)三大部分組成。機(jī)械裝置在電、氣的協(xié)同作用下完成一系列機(jī)械動(dòng)作。該機(jī)機(jī)械部分由兩大單元組成,即編織袋供袋單元和大包灌裝、折邊、縫包單元。圖1為機(jī)器結(jié)構(gòu)總圖,圖2為自動(dòng)上袋機(jī),圖3為自動(dòng)封口機(jī)。

機(jī)器結(jié)構(gòu)總圖和自動(dòng)上袋機(jī)

自動(dòng)封口機(jī)

如圖2所示,自動(dòng)上袋機(jī)是將編織袋放入袋庫(kù)部件儲(chǔ)存,通過(guò)吸袋部件將編織袋尾部吸起,網(wǎng)鏈輸送部件將吸起的單個(gè)編織袋送到機(jī)器前端,由上開(kāi)袋部件、下開(kāi)袋部件將袋口打開(kāi)成倒三角狀,撐袋部件進(jìn)入袋口,并將袋口撐成長(zhǎng)方形,通過(guò)旋轉(zhuǎn)90。,將成形的編織袋提供給自動(dòng)封口機(jī)。
自動(dòng)封口機(jī)如圖3所示,編織袋套在夾帶部件的夾帶器上時(shí),有夾袋部件將其夾持,雙螺桿進(jìn)料裝置完成稱量、灌裝功能,隨后夾袋部件完成展袋、放袋功能,將灌裝好的編織袋放在皮帶機(jī)部件上,護(hù)袋部件完成對(duì)袋口的夾持和護(hù)送功能,此時(shí)護(hù)袋部件皮帶的輸送線速度與皮帶機(jī)部件上的皮帶線速度一致,將灌裝好的編織袋護(hù)送到折邊、縫包工位,由自動(dòng)折邊縫包裝置完成折邊、縫包功能,最后由皮帶機(jī)部件將成品輸出。
2.2主要結(jié)構(gòu)組成
該機(jī)主要由袋庫(kù)部件、網(wǎng)鏈輸送部件、上開(kāi)袋及下開(kāi)袋部件、撐袋部件、吸袋部件、壓袋部件、自動(dòng)折邊縫包部件、夾袋部件、護(hù)袋部件等組成。
(1)袋庫(kù)部件。如圖4所示,該袋庫(kù)部件為雙袋庫(kù),分為左、右兩個(gè)袋庫(kù),當(dāng)右袋庫(kù)在工作區(qū)時(shí),左袋庫(kù)為備用袋庫(kù),操作人員可在左袋庫(kù)放入編織袋,一般編織袋個(gè)數(shù)在50左右,注意放置袋口的方向,袋子尾部和前擋板靠平,袋子兩側(cè)分別與左擋板、右擋板內(nèi)側(cè)靠齊。當(dāng)袋檢測(cè)窗下光電檢測(cè)到右袋庫(kù)編織袋用盡時(shí),氣缸會(huì)推動(dòng)滑動(dòng)平臺(tái)沿箭頭方向向右移動(dòng),將左袋庫(kù)推入工作區(qū),此時(shí)右袋庫(kù)成為備用袋庫(kù)。如此往復(fù)運(yùn)動(dòng),使整個(gè)放編織袋時(shí)不需要停機(jī)。該氣缸采用三位五通閥控制,處于安全考慮,操作員在放編織袋前按動(dòng)按鈕將閥設(shè)在中位,放完袋后將按鈕復(fù)位即可。

全自動(dòng)大袋包裝機(jī)袋庫(kù)部件圖

(2)網(wǎng)鏈輸送部件。如圖5所示,電機(jī)減速機(jī)帶動(dòng)網(wǎng)鏈按圖示箭頭方向運(yùn)動(dòng),并將其上的編織袋送達(dá)到網(wǎng)鏈前端。接近開(kāi)關(guān)B是用來(lái)確定網(wǎng)鏈方形口的停止位置,該網(wǎng)鏈有兩個(gè)方形口,在環(huán)形網(wǎng)鏈中均布,當(dāng)接近開(kāi)關(guān)B判別到方形口位置時(shí),網(wǎng)鏈即停止;待吸袋部件將編織袋從袋庫(kù)吸取,編織袋尾部正好穿過(guò)方形口被提到網(wǎng)鏈上面,在確認(rèn)吸袋有效后,網(wǎng)鏈啟動(dòng),帶動(dòng)編織袋運(yùn)動(dòng)。當(dāng)接近開(kāi)關(guān)A檢測(cè)到方形口位置時(shí),會(huì)發(fā)信給取袋部件松開(kāi)編織(2)袋尾部,這樣編織袋就完全由網(wǎng)鏈送達(dá)到預(yù)定位置,網(wǎng)鏈在下一個(gè)方形口被接近開(kāi)關(guān)B檢測(cè)到停止,按上述循環(huán)不停地完成輸送編織袋的工作。

全自動(dòng)大袋包裝機(jī)網(wǎng)鏈輸送部件圖

(3)上開(kāi)袋、下開(kāi)袋部件。如圖6所示,編織袋在網(wǎng)鏈輸送部件運(yùn)載下到達(dá)托板上,擋袋氣缸帶動(dòng)擋袋塊提前升起,擋住編織袋前端,光電檢測(cè)D在確認(rèn)編織袋到達(dá)后,發(fā)信給開(kāi)袋氣缸,開(kāi)袋氣缸帶動(dòng)真空分配器向下運(yùn)動(dòng),上吸盤、中間壓塊、吹氣和真空分配器連接,上吸盤和中間壓塊同時(shí)壓向托板和下吸盤,同時(shí)真空打開(kāi),在真空壓力開(kāi)關(guān)確認(rèn)真空度達(dá)到要求后,開(kāi)袋氣缸帶動(dòng)上吸盤上移,光電檢測(cè)E是用來(lái)判斷開(kāi)袋是否成功,如成功則將進(jìn)行下一步撐袋動(dòng)作,如不成功,則運(yùn)行網(wǎng)鏈,將編織袋排除。開(kāi)袋后袋口形狀如圖7所示。由上、下吸盤將袋口拉開(kāi),開(kāi)袋成功的形狀為圖示倒三角形。光電檢測(cè)E如檢測(cè)不到倒三角形的上邊,則開(kāi)袋失敗。

全自動(dòng)大袋包裝機(jī)上開(kāi)袋、下開(kāi)袋部件和開(kāi)袋袋口成形圖

(4)撐袋部件。如圖8所示,擺桿開(kāi)合氣紅帶動(dòng)左撐袋擺桿、右撐袋擺桿同時(shí)打開(kāi)和合攏,撐袋塊分別與左撐袋擺桿、右撐袋擺桿固連,以完成撐袋的功能。左撐袋擺桿、右撐袋擺桿分別繞左中軸、右中軸旋轉(zhuǎn),撐開(kāi)的位置使用調(diào)節(jié)擋塊來(lái)調(diào)節(jié),以上位置根據(jù)編織袋寬度而定。
(4)撐袋桿進(jìn)袋時(shí)形狀和撐袋時(shí)的形狀如圖9所示。
左邊為開(kāi)袋時(shí)袋口形狀,當(dāng)左撐袋擺桿、右撐袋擺桿合攏并探入袋口,左撐袋擺桿、右撐袋擺桿打開(kāi),將編織袋撐成矩形。為下一步上袋做準(zhǔn)備,如圖10所示。

全自動(dòng)大袋包裝機(jī)撐袋部件圖

撐袋部件工作位置圖

在伺服電機(jī)(如圖8)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)下,撐袋部件有四個(gè)工作位,即準(zhǔn)備停止位由接近開(kāi)關(guān)H識(shí)別,套袋位由接近開(kāi)關(guān)G識(shí)別,上袋位由接近開(kāi)關(guān)F識(shí)別,接近開(kāi)關(guān)位置(如圖8),最后完成脫袋,此時(shí)左撐袋擺桿、右撐袋擺桿打開(kāi),在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)下回到準(zhǔn)備停止位,左撐袋擺桿、右撐袋擺桿合攏為下一次撐袋作準(zhǔn)備,如此往復(fù)循環(huán),完成自動(dòng)撐袋功能。
吸袋部件。如圖11所示,氣缸帶動(dòng)真空分配器可做上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng),真空分配器上裝有吸盤、吸氣口(5)等。當(dāng)網(wǎng)鏈方形口在預(yù)定位置停止時(shí),吸袋部件氣缸帶動(dòng)吸盤向下運(yùn)動(dòng)到達(dá)袋庫(kù),真空吸袋,由真空壓力開(kāi)關(guān)讀取真空值,在確認(rèn)真空度達(dá)到要求時(shí),氣缸帶動(dòng)吸盤將編織袋底部提起,上升到預(yù)定位置,接近開(kāi)關(guān)C發(fā)出信號(hào)網(wǎng)鏈開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)網(wǎng)鏈運(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置時(shí),接近開(kāi)關(guān)A(如圖5)發(fā)出信號(hào),吹氣口吹氣,釋放編織袋,這樣編織袋就完全落在網(wǎng)鏈上部,并隨網(wǎng)鏈一起運(yùn)動(dòng)到達(dá)開(kāi)袋工位。

全自動(dòng)大袋包裝機(jī)吸袋部件圖

(6)壓袋部件。如圖12所示,壓袋部件具有理袋的功能。壓袋輪裝在Z形支架上,Z形支架的中軸與關(guān)節(jié)軸承絞接,壓袋輪依靠自重壓在編織袋±o當(dāng)吸袋部件取袋時(shí),被吸取的單個(gè)編織袋在尾部提升過(guò)程中(如圖11),編織袋受到壓袋輪的壓緊作用,處于緊繃狀態(tài),當(dāng)網(wǎng)鏈運(yùn)動(dòng)搓取編織袋過(guò)程中,由于壓袋輪的壓力作用,編織袋得以理平,而不會(huì)出現(xiàn)折疊現(xiàn)象。在編織袋接近脫離壓袋輪的時(shí)候,氣缸會(huì)推動(dòng)Z形支架,帶動(dòng)壓袋輪抬起,以方便編織袋脫離,每取一袋氣缸運(yùn)動(dòng)一次,如此往復(fù)循環(huán)。在左、右袋庫(kù)互換時(shí),氣缸也會(huì)推動(dòng)壓袋輪抬起,在袋庫(kù)到位后,氣缸縮回,壓袋輪靠自重壓在成組編織袋上。

全自動(dòng)大袋包裝機(jī)壓袋部件圖

(7)自動(dòng)折邊縫包部件。如圖13所示,成品袋經(jīng)過(guò)皮帶機(jī)部件輸送,依次由折邊機(jī)折邊,縫包機(jī)縫包,最后由皮帶機(jī)排除。
(8)夾袋部件。夾袋部件結(jié)構(gòu)總圖如圖14所示,夾袋部件由夾袋組件、密封組件、展袋組件組成,分別對(duì)撐袋部件送上的編織袋完成夾袋、密封袋、展袋的功能。夾袋組件如圖15所示,當(dāng)撐袋部件在上袋位(如圖10)時(shí),將成形的編織袋套入了外料斗的入袋口,此時(shí)右?jiàn)A袋氣缸驅(qū)動(dòng)右?jiàn)A袋塊繞右旋轉(zhuǎn)中軸旋轉(zhuǎn),將編織袋的長(zhǎng)邊夾在右?jiàn)A袋塊上;左夾袋氣缸驅(qū)動(dòng)左夾袋塊繞左旋轉(zhuǎn)中軸旋轉(zhuǎn),將編織袋的長(zhǎng)邊夾在左夾袋塊上。當(dāng)左、右?jiàn)A袋板將編織袋夾緊時(shí),撐袋部件再依次運(yùn)動(dòng)到脫袋位、準(zhǔn)備停止位(如圖10)。在編織袋被夾緊在外料斗上時(shí),密封組件開(kāi)始動(dòng)作,夾緊編織袋的兩側(cè)短邊,以防止下料時(shí)有粉塵從編織袋兩側(cè)逸出,如圖16。

全自動(dòng)大袋包裝機(jī)自動(dòng)折邊縫包部件和夾袋部件圖

全自動(dòng)大袋包裝機(jī)夾袋組件圖

全自動(dòng)大袋包裝機(jī)密封組件圖

如圖16所示,上驅(qū)動(dòng)氣缸通過(guò)齒條齒輪傳動(dòng),帶動(dòng)右密封架完成打開(kāi)和合攏動(dòng)作,右密封墊安裝在右密封架上,合攏時(shí)夾持在外料斗(圖15)上;下驅(qū)動(dòng)氣缸通過(guò)齒條齒輪傳動(dòng),帶動(dòng)左密封架完成打開(kāi)和合攏動(dòng)作,左密封墊安裝在左密封架上,合攏時(shí)夾持在外料斗(圖15)上。左、右密封架工作時(shí)同時(shí)打開(kāi)和合攏,以保證工作時(shí)間的同步。左、右密封架的工作位置如圖17,左密封架、右密封架合攏和打開(kāi)位置,合攏時(shí)相互平行,分別旋轉(zhuǎn)90。為打開(kāi)位。當(dāng)處于打開(kāi)位時(shí),撐袋部件上袋,待撐袋部件回到準(zhǔn)備停止位時(shí),左密封架、右密封架回到合攏位置。

密封組件工作位置圖

當(dāng)密封部件完成合攏動(dòng)作后,整個(gè)編織袋口四個(gè)邊已被夾持在外料斗上,此時(shí)下料裝置可進(jìn)行下料操作,物料通過(guò)內(nèi)料斗(圖15)進(jìn)入到袋內(nèi),待稱量?jī)x判斷物料達(dá)到規(guī)定重量時(shí),左密封架、右密封架打開(kāi),開(kāi)始展袋的工作,如圖18所示。左展袋氣缸推動(dòng)左撐袋桿繞左展袋中軸往復(fù)擺動(dòng);右展袋氣缸推動(dòng)右展袋桿繞右展袋中軸往復(fù)擺動(dòng),左撐袋桿、右撐袋桿同時(shí)打開(kāi)和合攏。左展袋組件、右展袋組件固定在機(jī)架上,升降氣缸帶動(dòng)支座沿左導(dǎo)軌、右導(dǎo)軌上、下滑動(dòng)。如圖19所示,展袋組件工作位置圖。如圖19所示,當(dāng)下完料后,左密封架、右密封架(見(jiàn)圖16)打開(kāi)后,見(jiàn)圖19(a)圖,展袋桿從收縮位沿兩側(cè)展開(kāi),將袋口撐平。待左夾袋板、右?jiàn)A袋板(見(jiàn)圖15)打開(kāi)后,見(jiàn)圖19(b),此時(shí)裝好物料的編織袋自由下落,為保證撐袋口的展平形狀,展袋桿整體下移L距離。當(dāng)編織袋落位時(shí),見(jiàn)圖19(c),展袋桿回到上移位,以脫離袋口,方便編織袋輸出。展袋桿回到收縮位,見(jiàn)圖19(d),等待下一個(gè)編織袋上袋。

展袋組件工作位置圖

(9)護(hù)袋部件。在裝好物料的編織袋落在下面的皮帶機(jī)后,護(hù)袋部件要完成對(duì)袋口的夾持和輸送工作,將編織袋送到折邊、縫包工位,如圖20所示。當(dāng)成品袋落在皮帶機(jī)上時(shí),此時(shí)皮帶機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài),氣缸推動(dòng)左夾送組件繞左中軸按弧形箭頭方向旋轉(zhuǎn),同時(shí)左中軸通過(guò)傳動(dòng)箱將動(dòng)力傳給右中軸,右中軸帶動(dòng)右?jiàn)A送組件沿相對(duì)方向旋轉(zhuǎn),二者合攏,將編織袋口夾持。伺服電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)箱將旋動(dòng)動(dòng)力分別傳遞給左輸送皮帶、右輸送皮帶,護(hù)送編織袋口移動(dòng);同時(shí),皮帶機(jī)部件皮帶啟動(dòng),帶動(dòng)成品袋沿直線箭頭方向移動(dòng),將成品袋輸送到下一個(gè)工位——折邊縫包工位。整個(gè)護(hù)袋部件的高低可以通過(guò)升降裝置調(diào)整,以滿足不同編織袋的要求。左、右輸送帶和皮帶機(jī)部件的線速度應(yīng)調(diào)整為一致。護(hù)袋部件的工作位置如圖21。

護(hù)袋部件工作位置圖

如圖21所示,氣缸收縮位,左夾袋組件、右?jiàn)A袋組件處于圖示打開(kāi)位置時(shí),成品袋落下;氣缸伸出,左夾袋組件、右?jiàn)A袋組件合攏,將成品袋口夾持,左、右輸送帶旋轉(zhuǎn),將成品袋送到下一工位,左夾袋組件、右?jiàn)A袋組件恢復(fù)到打開(kāi)位置,等待下一袋落下,如此循環(huán)往復(fù)。
3包裝機(jī)的主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)
研究所設(shè)計(jì)的基于粉狀物料的全自動(dòng)大袋包裝機(jī)的主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)如表1所示。

全自動(dòng)大袋包裝機(jī)規(guī)格參數(shù)表

4總結(jié)
研究設(shè)計(jì)的適用于粉末灌裝的全自動(dòng)大袋包裝機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn):
1)操作簡(jiǎn)便,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。通過(guò)可視屏設(shè)定參數(shù)后,可自動(dòng)無(wú)人化生產(chǎn),產(chǎn)線只需人員巡視解決可能偶然岀現(xiàn)的故障。
2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,輸送穩(wěn)定??筛咚佟⒎€(wěn)定生產(chǎn),非常適合大批量、長(zhǎng)時(shí)間、生產(chǎn)動(dòng)作重復(fù)性高的粉末灌裝生產(chǎn)裝箱線。
3)安全防護(hù)設(shè)備完善,能很好的保護(hù)機(jī)器和產(chǎn)品不受意外損傷,也方便操作人員迅速排除故障。
4)制造成本低,價(jià)格適當(dāng)。具有良好的性價(jià)比,可減少客戶的投入及減少成本回收周期,有較廣的應(yīng)用前景。

 

作者程亮,王云亮,陳羿,榮亮,張端瑞

 

 

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