爆竹包裝自動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與技術(shù)應(yīng)用

1、爆竹包裝自動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與技術(shù)應(yīng)用隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，人們對(duì)產(chǎn)品外包裝的要求越來(lái)越高。在包裝件或產(chǎn)品上加上適當(dāng)?shù)臉?biāo)簽，不僅可以清晰地表示出產(chǎn)品的商標(biāo)、主要參數(shù)、使用說(shuō)明等信息，而且美觀的產(chǎn)品標(biāo)簽還有助于提升公司形象，促進(jìn)產(chǎn)品的銷售。文中研制了一種新型卷標(biāo)包裝自動(dòng)機(jī)，它屬于機(jī)電一體化設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)對(duì)已插好引線的爆竹進(jìn)行卷貼商標(biāo)的工作。該設(shè)備由爆竹取送機(jī)械手、取標(biāo)紙機(jī)械手、刷漿機(jī)構(gòu)及卷標(biāo)傳送帶等組成。除卷標(biāo)傳送帶由無(wú)火花、全封閉小型同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)外，其余驅(qū)動(dòng)全部采用氣動(dòng)技術(shù)，不僅可以做到機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且具有綠色環(huán)保、防火、防爆、耐高溫等特點(diǎn)，同時(shí)輸出力及輸出速度易于調(diào)節(jié)，實(shí)用價(jià)值較高。一、總體方案及工

2、藝流程設(shè)計(jì)設(shè)備要完成的工作是在已插好引線的、直徑15mm、長(zhǎng)度85mm的爆竹爆竹外面，卷貼已印好的商標(biāo)紙。取標(biāo)紙的速率為每2s取一張。商標(biāo)紙用0.05mm厚的紙印制，其大小為85mm54mm,正好繞爆竹一圈再多出用于粘貼的一條邊。粘貼用的漿糊是用羧甲基纖維素加水調(diào)制的，為防止引線受潮而無(wú)法引爆，要求在爆竹上不能刷漿糊，也不能在商標(biāo)紙的整個(gè)背面刷漿。經(jīng)多種方案的比較及有關(guān)實(shí)驗(yàn)分析，采用取單張標(biāo)紙，在其背面的2條長(zhǎng)邊粘漿糊，每條寬約4-5mm，然后將爆竹放在其中一條漿糊上隨標(biāo)紙一起滾搓的工藝方法。其工藝流程分成2條路線，取紙刷漿路線和取爆竹路線，最后2條路線匯在一起進(jìn)行卷貼。取紙刷漿路線包括下列工

3、序：標(biāo)紙箱抬起、取標(biāo)紙機(jī)械手移動(dòng)到標(biāo)紙箱下-標(biāo)紙箱降下、機(jī)械手吸嘴吸標(biāo)紙-標(biāo)紙箱抬起一機(jī)械手送標(biāo)紙到傳送帶前，標(biāo)紙前邊搭在傳送帶上、漿刷移動(dòng)到標(biāo)紙上面一漿刷降下刷漿一漿刷抬起并退回原位。取爆竹路線有包括下列工序：機(jī)械手臂擺動(dòng)一機(jī)械手臂伸出、爆竹吸嘴吸爆竹一機(jī)械手臂縮回一機(jī)械手臂擺回一機(jī)械手臂伸出把爆竹放在刷好漿糊的標(biāo)紙上并壓住。在上述工序完成后，2個(gè)吸嘴同時(shí)停吸，同時(shí)機(jī)械手臂縮回，傳送帶把粘在一起的爆竹和標(biāo)紙帶進(jìn)它和一個(gè)固定板中間進(jìn)行滾搓。二、卷標(biāo)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)考慮到上道工序設(shè)備（爆竹引線插裝機(jī)）一次同時(shí)插裝個(gè)爆竹的情況，為了提高設(shè)備的生產(chǎn)效率，本設(shè)備也采用了一次卷貼2個(gè)爆竹商標(biāo)的工作方

4、式，因此在結(jié)構(gòu)布局上采用了兩邊對(duì)稱形式。（一）取標(biāo)紙機(jī)構(gòu)取標(biāo)紙機(jī)構(gòu)由標(biāo)紙箱、吸嘴和真空發(fā)生器組成。工作時(shí)標(biāo)紙是水平摞起放在其尺寸與標(biāo)紙大小一致的標(biāo)紙箱中，標(biāo)紙被標(biāo)紙箱底部的4個(gè)可調(diào)擋板擋在箱內(nèi)。為了提高取紙速度，每次取2張標(biāo)紙，因此并排設(shè)置了2個(gè)標(biāo)紙箱。根據(jù)主機(jī)整體布局的需要，標(biāo)紙箱背面焊接一個(gè)長(zhǎng)板，通過(guò)該板，標(biāo)紙箱被固定在刷漿機(jī)構(gòu)的立支板上。該支板由升降氣缸驅(qū)動(dòng)，可進(jìn)行升降動(dòng)作，因此標(biāo)紙箱也隨著立支板做上下升降運(yùn)動(dòng)。吸嘴由取標(biāo)紙氣缸驅(qū)動(dòng)，氣缸伸出時(shí)把吸嘴送到標(biāo)紙箱下面，退回時(shí)吸嘴返回卷標(biāo)傳送帶前。吸紙真空由噴射式真空發(fā)生器產(chǎn)生。取紙時(shí)，首先標(biāo)紙箱升起，吸嘴移動(dòng)到標(biāo)紙箱下面，然后標(biāo)紙箱降下，使

5、最下邊標(biāo)紙與吸嘴接觸，同時(shí)吸嘴吸紙，待真空壓力傳感器發(fā)出信號(hào)時(shí)，標(biāo)紙箱再次升起，這時(shí)最下邊的標(biāo)紙?jiān)谖Φ淖饔孟?，克服紙箱底部擋板的阻力，脫離標(biāo)紙箱。改變擋標(biāo)紙的擋板寬度及長(zhǎng)度，就可調(diào)節(jié)其阻力大小。阻力大小控制，以平時(shí)能擋住標(biāo)紙落下，而吸紙時(shí)吸力能克服其阻力為準(zhǔn)由于紙張的透氣性，吸紙時(shí)往往使多張紙吸附在一起，造成一次取出2張或2張以上的現(xiàn)象。因此在吸紙時(shí)，必須向紙張縫隙吹氣，以避免紙張之間的吸附。另外，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)觀察和分析發(fā)現(xiàn)，由于紙張之間摩擦力的作用，每次吸取最下面標(biāo)紙時(shí)，其上面的紙張也會(huì)脫離擋板因此經(jīng)過(guò)幾次吸取后，會(huì)出現(xiàn)一次取下多張甚至十幾張的現(xiàn)象。為此設(shè)計(jì)了一個(gè)托紙板，每次取紙后用它托起和

6、落下標(biāo)紙箱里的紙張，使它們復(fù)位。托紙板是由托紙氣缸驅(qū)動(dòng)的。（二）刷漿機(jī)構(gòu)刷漿機(jī)構(gòu)由漿刷及相關(guān)機(jī)構(gòu)組成。漿刷固定在一個(gè)滑塊上，由送漿氣缸驅(qū)動(dòng)的滑塊套在2個(gè)導(dǎo)桿上，沿水平方向作直線運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)桿的兩端分別固定在2個(gè)支架上，支架又分別連接在2個(gè)升降氣缸的活塞桿上，因此漿刷可實(shí)現(xiàn)n字型運(yùn)動(dòng)軌跡。漿刷有2個(gè)刷子，它們的距離與標(biāo)紙寬度一致。當(dāng)漿刷第一次落下時(shí)，刷子從漿盒中蘸上漿糊，升起并水平移動(dòng)到標(biāo)紙上方，再次落下把漿糊粘在標(biāo)紙的2個(gè)長(zhǎng)邊上。（三）爆竹接送機(jī)械手該機(jī)械手由擺動(dòng)氣馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的擺動(dòng)軸、固定在該軸上的伸縮氣缸和爆竹吸嘴組成。由于機(jī)械手臂長(zhǎng)、擺動(dòng)速度快，擺動(dòng)到終點(diǎn)時(shí)將引起較大沖擊和振動(dòng)，而這一振動(dòng)能把已

7、吸好的爆竹從吸嘴振下來(lái)。因此在擺動(dòng)終點(diǎn)處分別安裝了2個(gè)液壓吸振器，來(lái)吸收沖擊能量。爆竹從上道工序設(shè)備引線插裝自動(dòng)機(jī)的卸料工位上取下。取爆竹時(shí)，擺動(dòng)軸擺動(dòng)、伸縮氣缸帶著吸嘴伸出，與此同時(shí)吸嘴吸爆竹（吸爆竹的真空壓力是由噴射式真空發(fā)生器產(chǎn)生），等到真空壓力傳感器發(fā)出信號(hào)時(shí)，伸縮氣缸縮回、擺動(dòng)軸擺回。這時(shí)標(biāo)紙已到位并粘好漿糊，伸縮氣缸再次伸出，把爆竹送到標(biāo)紙上邊，使爆竹與標(biāo)紙粘在一起。（四）卷貼傳送帶在爆竹與標(biāo)紙粘在一起后，2個(gè)吸嘴停吸，同時(shí)機(jī)械手伸縮氣缸縮回，此時(shí)傳送帶把粘在一起的爆竹和標(biāo)紙帶進(jìn)使它和一個(gè)傳送帶由TDY4型永磁低速同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)。三、氣壓傳動(dòng)與PLC控制卷標(biāo)包裝機(jī)爆竹接送機(jī)械手、取標(biāo)

8、紙機(jī)構(gòu)、粘漿機(jī)構(gòu)及卷貼傳送帶等的驅(qū)動(dòng)，根據(jù)易燃易爆的工作環(huán)境，除卷貼傳送帶由無(wú)火花、全封閉小型同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)外，其余驅(qū)動(dòng)全部采用氣壓傳動(dòng)，氣動(dòng)系統(tǒng)的控制采用PLC控制?？刂品绞讲捎庙樞蛐谐坛绦蚩刂?，設(shè)計(jì)氣動(dòng)行程程序控制系統(tǒng)的關(guān)鍵是尋找障礙信號(hào)，并以最簡(jiǎn)捷的邏輯回路排除障礙信號(hào)。設(shè)計(jì)方法有XD線圖法和擴(kuò)大卡諾圖法，可編程控制器（PLC）的出現(xiàn)以其具有眾多內(nèi)部輔助繼電器，具有定時(shí)、記數(shù)、運(yùn)算、存儲(chǔ)及信號(hào)轉(zhuǎn)換功能，運(yùn)算速度快和體積小等諸多特點(diǎn)，給氣動(dòng)行程程序控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的便利，并大大提高了氣動(dòng)控制系統(tǒng)的工作可靠性。（一）氣動(dòng)系統(tǒng)氣動(dòng)系統(tǒng)的氣動(dòng)執(zhí)行元件有：接送爆竹機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)氣馬達(dá)、接送爆竹機(jī)械

9、手伸縮氣缸、取標(biāo)紙氣缸、送漿氣缸、升降氣缸（單作用）、托標(biāo)紙氣缸（單作用）、吸爆竹真空發(fā)生器、吸標(biāo)紙真空發(fā)生器和標(biāo)紙風(fēng)管。氣缸速度由安裝在氣缸接口的單向限流閥調(diào)節(jié)，雙作用氣缸采用排氣節(jié)流，單作用氣缸和風(fēng)管采用進(jìn)氣節(jié)流方式。雙作用氣缸和托標(biāo)紙氣缸換向靠五通先導(dǎo)型雙線圈直流電磁換向閥控制（單作用托標(biāo)紙氣缸和風(fēng)管用一個(gè)電磁閥），升降氣缸和真空發(fā)生器靠三通先導(dǎo)型單線圈直流電磁換向閥控制，換向閥集中安裝在集流板上。氣缸行程終點(diǎn)信號(hào)由安裝在氣缸缸體上的無(wú)觸點(diǎn)磁性開(kāi)關(guān)發(fā)出（受空間位置的限制，在保證設(shè)備的正常工作及工作可靠性等基礎(chǔ)上，不取托標(biāo)紙氣缸的行程信號(hào)），吸取爆竹和標(biāo)紙信號(hào)分別由2個(gè)微型電子式真空壓力開(kāi)

10、關(guān)發(fā)出。（二）氣動(dòng)系統(tǒng)的PLC控制氣動(dòng)系統(tǒng)的工作程序見(jiàn)。取標(biāo)紙氣缸伸出、機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)升降氣缸下降、托標(biāo)紙氣缸下降（同時(shí)吹風(fēng)）、吸標(biāo)紙機(jī)械手伸出、升降氣缸上升、吸爆竹取標(biāo)紙氣缸退回、送漿氣缸伸出、機(jī)械手退回升降氣缸下降送漿氣缸退回、升降氣缸上升機(jī)械手?jǐn)[回機(jī)械手伸出、拖標(biāo)紙氣缸上升（同時(shí)停風(fēng)）、機(jī)械手退回、停吸爆竹、停吸標(biāo)紙，最后落在傳送帶上的爆竹與標(biāo)紙一起被傳送帶帶走并進(jìn)行卷貼。這是一個(gè)多往復(fù)氣動(dòng)系統(tǒng)，不僅有I型障礙信號(hào)還有n型障礙信號(hào)，且其中機(jī)械手伸縮氣缸2次重復(fù)動(dòng)作的行程大小不同，這些將給消除障礙信號(hào)帶來(lái)很大麻煩。但由于可編程控制器可以利用信號(hào)的上升沿、下降沿脈沖并具有眾多內(nèi)部輔助繼電器，因此很方便地尋找消障用制約信號(hào)并最終求得最簡(jiǎn)單的執(zhí)行信號(hào)。在確定各程序動(dòng)作的執(zhí)行信號(hào)后，還要考慮設(shè)備的自動(dòng)、自動(dòng)循環(huán)停止、手動(dòng)控制各程序動(dòng)作、急停、復(fù)位、檢測(cè)、各動(dòng)作之間的互鎖、自鎖等要求。由于爆竹的檢測(cè)信號(hào)是由插裝引線自動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子吸取工位的上一個(gè)工位中檢出，因此本機(jī)的自動(dòng)循環(huán)工作應(yīng)在有了2個(gè)檢測(cè)信號(hào)后開(kāi)始。為此，使用了可編程控制器的計(jì)數(shù)繼電器，其參數(shù)定為2并在自動(dòng)循環(huán)結(jié)束時(shí)復(fù)零。四、結(jié)語(yǔ)卷標(biāo)機(jī)經(jīng)調(diào)試投入使用，完成爆竹貼標(biāo)工作，該機(jī)器生產(chǎn)效率最快可達(dá)7200只h爆竹的貼標(biāo)工作，廢品率小于5，一臺(tái)機(jī)器相當(dāng)于30人工作量，達(dá)到了使用要求，工作安