紙箱成型封底機的設計和電氣控制

摘要：本文敘述了紙箱成型封底機的系統組成、主要技術參數和控制方案，箱子成型周期在控制過程中的作用，提出了解決箱板供給輸送的不同驅動方法，論述了取箱板及箱板的翻轉、箱子拉開成型、箱子折底邊的結構和控制過程。
關鍵詞：紙箱成型 伺服電機 周期數據 啤酒包裝
Carton former & bottom sealing machine’s design and control system
ZHANG Youliang1 Feng Yuquan1 GOU xiangmin2 Lu Jianzhang2
(1.Xi,an Hwasum Research Institude of Packing Technology,710014,China
2.Xi,an Huawei Technical Development of light Industrial Machinery Co.,LTD)
Abstract:The article introduced the structure 、the main technical parameters and the control project of the carton former & bottom sealing machine, also discussed the functions of the carton former cycle in the control process. Solutions for carton supplying with different driving methods was provided. The machine’s structure and control project for the chipboard’s extraction、upturn、withdraw to former and hemline fold was demonstrated in the article.
Key words:Carton former, Servo motor,Cycle data,Beer packaging
啤酒的干包裝主要是熱收縮膜包裝和紙箱包裝兩種形式，基本上淘汰了周轉箱的包裝。熱收縮膜包裝的經濟實用性，成為啤酒飲料區域銷售的優選包裝形式。紙箱包裝是啤酒、飲料的高規格、高檔次的包裝，解決了跨區域銷售長途運輸的問題，彌補了熱收縮膜包裝的缺陷，兩者互補，是啤酒、飲料包裝不可缺的兩種包裝形式之一。
新建的啤酒包裝線的干包裝設備可以自由配置，能滿足不同產量的需求。已有2 -2.4萬瓶/小時啤酒包裝線的設備選型配置，首選一臺40包/分鐘的熱收縮膜包裝機，增加一套紙箱包裝機就遇到了設備布局的局限性。最經濟實用的解決辦法是利用原有的周轉箱裝箱機，增加一臺預制紙箱成型封底機和一臺紙箱封箱機。我們通過市場調研，設計出40箱/分鐘紙箱成型封底機設備，適合我國啤酒行業需求，滿足了市場需要。
1紙箱成型封底機簡介
1.1紙箱成型封底機的基本組成
紙箱成型封底機主要由紙箱板儲存供給機構、取板和翻轉機構、箱板和紙箱傳送機構、開箱成型機構、底邊折邊機構、噴膠封底機構等組成。紙箱板儲存供給機構作用是箱板的儲存和供給，每取走一張紙板，供板系統前移一個紙板厚度。取板和翻轉機構將垂直取得的紙板翻轉后水平放入傳送鏈。箱板和紙箱傳送機構將取得的紙板和成型折邊的紙箱進行傳送。開箱成型機構將紙板拉開成型、固定，底邊折邊機構分兩次折底邊，噴膠封底。
1.2紙箱成型封底機的主要技術參數
公稱生產能力：40箱/分鐘
壓縮空氣壓力：6-8Bar
壓縮空氣消耗量：640m3/h

圖2預制紙箱成型封底機的的控制系統示意圖
的選擇是增量型編碼器，它與電機轉速成正比的頻率產生脈沖，伺服控制器對脈沖計數，以便進行控制。通過編碼器的專用接口，將主編碼器的數據傳送到PLC（存放在M中）中，M的數值就反映出機器的運行位置。
在開箱封底過程中，每完成一個箱子成型，在箱子成型處安裝一個檢測開關B1，利用B1對M復位，M的數值周期性變化，M中的數據就反映出箱子成型周期內的位置數據。在每一個箱子成型周期內，取紙板、開箱、折邊、噴膠、封底等， M有一一對應的數據關系，根據一一對應的數據對機器的每一個動作進行控制。
2 箱板供給輸送的驅動方案
2.1箱板供給輸送方案1—汽缸驅動
如圖3所示，箱板供給輸送方案1主要由驅動氣缸、驅動調整機構、驅動軸、超越離合器等組成。調整氣缸的連桿和驅動調整機構，控制氣缸每動作一次，供板系統位移的距離，超越離合器的作用是氣缸動作的過程中，保障位移的單方向性。該方案的優點是成本低，控制簡單，每取出一個紙板，氣缸動作一次。缺點是調整精度低，位移量調整準確性差。

圖4 紙箱板供給伺服電機驅動組成簡圖
1-紙箱板儲存庫 2-伺服電機 3-減速機 4-驅動軸

3 開箱成型的設計和控制
開箱成型的過程包括取箱板及箱板的翻轉、箱子拉開成型、箱子折底邊（包括長邊和短邊）、噴膠封底、箱板和箱子輸送等工序，結構設計緊湊，動作控制協調，箱子成型周期概念的應用，使多道工序同時完成，克服了順序控制的缺點，提高了箱子成型封底的產量，是一個典型的光機電一體化設備。箱子折長邊過程完全由機械結構完成，噴膠封底的結構比較簡單，文中不作論述。
3.1取箱板及箱板的翻轉
取箱板及箱板的翻轉機構如圖5所示，由箱板傳送鏈、取板吸盤、翻轉機構、翻轉氣缸等組成。箱板傳送鏈由伺服電機驅動，輸送取到的紙鈑。取板吸盤、翻轉機構、翻轉氣缸完成了取板。在控制過程中，增加了紙板檢測，氣缸的狀態檢測功能，通過周期寄存器數據對設備動作的位置判斷，控制氣缸的動作，提高了動作的準確性。

圖5 取箱板及箱板翻轉機構組成簡圖
1-翻轉后的紙箱板 2-箱板傳送鏈 3-取板吸盤
4-翻轉機構 5-翻轉氣缸

3.2箱子成型機構
箱子成型機構如圖6所示，由箱板拉開吸盤、箱板固定吸盤、拉開機構、拉開氣缸、箱子拉開成型狀態檢測光電開關等組成。箱板到成型位由周期寄存器的數值判斷，如果到位，箱板固定吸盤打開，固定箱板，拉開氣缸動作到打開初始位，成型吸盤打開吸住紙板，拉開氣缸復位，箱子成型光電開關檢測，箱子成型動作完成，等待折底邊工序。