異形瓶裝箱機(jī)的設(shè)計(jì)和電氣控制

　　1 引言

　　快速消費(fèi)品行業(yè)里的酒類(lèi)、日化、調(diào)味品等液態(tài)商品越來(lái)越注重產(chǎn)品的個(gè)性化包裝，各式各樣的異形瓶（非規(guī)則的圓形瓶）讓人眼花繚亂，豐富繁榮了市場(chǎng)。在工業(yè)化生產(chǎn)的今天，異形瓶的裝箱給包裝機(jī)械行業(yè)提出了新的課題，。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，在標(biāo)準(zhǔn)形裝箱機(jī)的基礎(chǔ)上，研究開(kāi)發(fā)出適應(yīng)于異形瓶的裝箱機(jī)，投入市場(chǎng)后效果良好，得到了用戶(hù)的好評(píng)。

　　2  異形瓶裝箱機(jī)的系統(tǒng)組成

　　2.1裝箱機(jī)組成與技術(shù)規(guī)格

　�。�1）組成。異形瓶裝箱機(jī)主要由瓶輸送機(jī)構(gòu)、箱輸送機(jī)構(gòu)、抓瓶裝箱機(jī)構(gòu)組成，如圖1所示。瓶輸送機(jī)構(gòu)，對(duì)單列送的異形瓶通過(guò)變道輸送，將單列瓶輸送變成多列的瓶輸送，滿足抓瓶裝箱的需要。箱輸送機(jī)構(gòu)是對(duì)裝瓶前箱子和裝瓶后箱子的輸送。抓瓶裝箱機(jī)構(gòu)按照一定的運(yùn)行軌跡，將排列規(guī)律的瓶子裝箱，每次可以裝一箱或多箱。

　�。�2）主要技術(shù)指標(biāo)。紙箱尺寸：根據(jù)用戶(hù)要求設(shè)計(jì)調(diào)整范圍；瓶型規(guī)格：根據(jù)用戶(hù)要求設(shè)計(jì)調(diào)整范圍；生產(chǎn)速度：12箱/分鐘（可調(diào)）；電源：380V、50HZ；總功率：4kw；耗 氣 量：0.6m 3 /min、 用氣壓力：0.6Mpa。

圖中：1 抓瓶裝箱機(jī)構(gòu)  2 瓶輸送機(jī)構(gòu)  3 箱輸送機(jī)構(gòu)

圖1  異形瓶裝箱機(jī)的組成示意圖

　　2.2裝箱機(jī)的控制方案

　　異形瓶裝箱機(jī)的控制系統(tǒng)主要由可編程控制器G 1 、人機(jī)界面G 2 、伺服控制驅(qū)動(dòng)器A 1 、伺服控制驅(qū)動(dòng)器A 2 、變頻器A 3 、變頻器A 4 、檢測(cè)/執(zhí)行元件組成，如圖2所示。G 1 、G 2 構(gòu)成控制系統(tǒng)的核心和操作界面，所有的控制參數(shù)均可在人機(jī)界面上完成。伺服控制驅(qū)動(dòng)器A 1 、A 2 驅(qū)動(dòng)控制伺服電機(jī)M 1 和M 2 ，完成瓶子變道和裝箱過(guò)程的控制，PLC通過(guò)高速輸出口對(duì)A 1 、A 2 發(fā)送脈沖，改變脈沖的發(fā)送頻率和數(shù)量控制伺服電機(jī)的運(yùn)行。A 3 、A 4 變頻器控制電機(jī)M 3 和M 4 ，完成瓶子和箱子的輸送，通過(guò)RS485總線控制電機(jī)M 3 和M 4 的速度和啟停。

圖2  異形瓶裝箱機(jī)的控制系統(tǒng)示意圖

　　3 裝箱機(jī)理瓶方案分析與設(shè)計(jì)

　　產(chǎn)品灌裝和貼標(biāo)后通過(guò)輸送鏈，瓶子單排或雙排（通過(guò)特定機(jī)構(gòu)改變）輸送到裝箱設(shè)備。對(duì)于圓形瓶子通過(guò)相互推碰、避讓可以從單列變成多列，瓶子在多列鏈道內(nèi)形成規(guī)律的排列。對(duì)于異形瓶子，從單列變成多列就無(wú)法通過(guò)相互推碰、避讓達(dá)到目的。對(duì)于異形瓶的裝箱，瓶子的輸送整理是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，我們采用了兩種解決方案。

　　3.1一列變多列的輸送整理方法

　　一列變多列的輸送整理方法（以下稱(chēng)為方法1）如圖3所示，通過(guò)M 2 控制移動(dòng)的裝置將單列輸送的瓶子，依次送到多列輸送鏈的各個(gè)道口，使一列瓶子的輸送變成多輸送，優(yōu)點(diǎn)在于瓶子的輸送幾乎不間斷。

　　控制伺服電機(jī)M 2 的位移過(guò)程中，對(duì)于伺服電機(jī)M 2 有一個(gè)初始位設(shè)置，為了使每一道上的瓶子數(shù)量均勻，必須對(duì)進(jìn)入每道的瓶子進(jìn)行記數(shù)，邊道進(jìn)入的數(shù)量是中間道的2倍，以便減少移道的次數(shù)，止瓶裝置為了防止移道過(guò)程中卡瓶，瓶子隨著移道機(jī)構(gòu)同步移動(dòng)。

圖中：1. 單列輸送帶  2. 瓶變道機(jī)構(gòu)  3.瓶子輸送機(jī)構(gòu)

圖3  異形瓶一列變多列的瓶整理示意圖

　　3.2列變行步移輸送整理方法

　　列變行步移輸送整理方法（以下稱(chēng)為方法2）如圖4所示，主要由單雙排輸送鏈、單排變雙排機(jī)構(gòu)、多排輸送步移鏈組成。電機(jī)M 3 驅(qū)動(dòng)單雙排輸送鏈，伺服電機(jī)M 2 驅(qū)動(dòng)多排輸送步移鏈，每次步移兩行瓶子。單排變雙排的目的是減少伺服電機(jī)M 2 步移的等待時(shí)間，提高瓶子的輸送速度。該方法機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制相對(duì)容易。

　　3.3兩種輸送整理方法的比較

　　共同點(diǎn)是均能完成異形瓶子從一列輸送變成多列輸送，采用了伺服電機(jī)的精確運(yùn)行功能。不同點(diǎn)方法1比方法2的機(jī)械機(jī)構(gòu)和控制方法復(fù)雜，方法1的輸入整理速度比方法2快，方法1沒(méi)有改變瓶子的輸送方向，方法2改變了瓶子的輸送方向，方法1比方法2的設(shè)備布局簡(jiǎn)單。

圖中：1單列變雙列機(jī)構(gòu)   2雙列輸瓶鏈   3多排瓶子輸送鏈

圖4  異形瓶由列變行的瓶整理示意圖

　　4 抓瓶裝箱的設(shè)計(jì)和控制

　　4.1抓瓶裝箱的組成

　　抓瓶裝箱主要由驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)系統(tǒng)、抓瓶機(jī)構(gòu)、開(kāi)箱機(jī)構(gòu)（針對(duì)紙箱）、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（水平和垂直方向）等組成。驅(qū)動(dòng)由伺服電機(jī)M 1 驅(qū)動(dòng)，根據(jù)裝箱過(guò)程的運(yùn)動(dòng)軌跡，精確的控制運(yùn)行情況。抓箱機(jī)構(gòu)根據(jù)不同的瓶型和箱型設(shè)計(jì)不同的機(jī)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計(jì)的不同，每次可以抓一箱或多箱。開(kāi)箱機(jī)構(gòu)主要針對(duì)紙箱，將紙箱的上封箱沿分開(kāi)，便于瓶子的裝入。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是裝箱過(guò)程中進(jìn)行導(dǎo)向，包括水平和垂直兩個(gè)方向，垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)安裝在水平導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上，可以整體水平移動(dòng)。