枕型袋自動裝箱機的特點和電氣控制

圖1主要包裝工藝過程圖
枕型袋自動裝箱機的主要包裝工藝過程如圖1所示，拾取箱板→→箱子成型及底部折邊→箱體傳送→袋子收集及填充裝箱→封箱和捆扎。機器的實際控制過程中，拾取箱板、箱子成型及底部折邊是完成箱子成型，按一定的順序進行。袋子收集及填充裝箱是完成物料收集和填充，按一定的順序進行。箱子成型和成物料收集及填充可同時進行，這樣提高了裝箱速度。封箱和捆扎是自動裝箱機的輔助設備，是將裝好的箱子進行封箱和捆扎，完成包裝的最后工序。
2.控制系統的主要組成

主控制器采用B＆R的PP41，PP41是人機界面和控制器集成一體機。控制系統組成如圖2所示，包括對填充下料、取紙板、箱體成型、箱體傳送的控制。控制器通過CANbus對伺服電機進行跟蹤控制，IN口通過光電開關或接近開關限位和狀態跟蹤檢測，OUT口驅動電磁閥控制汽缸的動作，驅動接觸器控制電機運行。
3.取箱板及箱子成型控制
3.1取箱板系統控制過程簡述
取箱板系統的控制主要包括箱板送料槽的控制和取箱板過程的控制。箱板送料槽中存放足夠多的箱板，供取箱板器進行取箱板，取箱器每取出一個箱板，箱板送料槽就要步移，保證下一次取箱板正常抽取。
取箱板過程控制主要由取箱器（長位移汽缸）和真空發生器組成。取箱板時，要檢測取箱器的位置，若取箱器在箱子成型位置、或箱子正在傳送，取箱板器必須等待取箱器到達填充臺位置時，取箱板器動作拾取箱板。拾取箱板成功的標志是取箱板器在初始位并且開箱器處光電開關檢測到箱體。
3.2箱子成型過程控制
當箱板取到位后，通過機械機構，箱子打開，光電開關B1檢測到信號，驅動汽缸C1動作，使箱子完全豎起。取箱器移動到開箱位置，打開真空，拾取箱子，控制汽缸C2動作，折箱子底部短邊，接近開關SQ1檢測C2動作到位后，驅動C3汽缸動作折底部長短邊，接近開關SQ2檢測C3動作，驅動汽缸C4動作，折底部長邊，等待取箱器取走箱子，恢復C4狀態。時序控制圖如圖3所示。

4.箱子的傳送控制
4.1箱子傳送工藝過程
箱子的傳送是利用電機M1驅動連桿機構，驅動滑桿，帶動箱子傳送器前后移動，機構簡圖如圖4所示。箱子傳送器的作用是將打開的箱子從箱子打開處傳送到填充臺上，同時將裝好包的箱傳送到打包傳送帶上進行封箱打包。箱子傳送器的位置狀態有兩種，第一種情況是將空箱傳送在填充臺，實箱傳送到打包輸送帶上，等待開箱處的信號。第二種情況是開箱處有空箱子打開，空箱傳送器移動到開箱處，拾取空箱，完成底部折邊，等待填充臺裝滿箱子后，將空箱移到填充臺處，實箱移到打包輸送帶上。機器停機后，箱子傳送器復位在填充臺處。

4.2箱子傳送過程控制
箱子傳送器在填充臺位置和開箱處時，分別由接近開關SQ5和SQ6檢測，控制傳送電機M1的運行停止，控制時序如圖5所示。當

光電開關B1檢測到空箱打開時，電機M1運行，帶動箱子傳送器移動，接近開關SQ6檢測到信號后，電機M1停止運行，驅動汽缸C5動作，打開真空發生器，拾取空箱，完成折底邊，等待填充系統裝滿箱子后，驅動電機M1運行，接近開關SQ5檢測到信號后，電機M1停止運行，空箱送到填充臺，實箱送到打包輸送帶，汽缸C5復位，完成一個裝箱周期。
5.填充下料裝箱的控制
5.1填充下料裝箱機構組成
填充裝箱機構主要由主輸送帶，伸縮帶，填充臺，下料控制系統組成，如圖6所示。主輸送帶由電機M3、減速機和輸送帶組成，在機器的設計中，主傳送帶的的線速度不可調。伸縮帶由伺服驅動電機

M2、減速機和滑行軌道組成。輸送帶的伸縮位移由伺服電機M2控制。填充臺主要由下料槽和下料驅動汽缸組成，主要作用是通過伸縮帶的變速運動，將枕型袋整齊的放到下料槽上，通過下料汽缸，打開下料槽將袋子裝入紙箱內。
5.2填充下料幾個重要參數計算
⑴輸送帶收縮最大線速度
V1 =17/40×3000×171.44/60=3643.1(mm/s)
式中17/40為減速比，171.44為主動論周長，3000為伺服電機最大轉速。
⑵輸送帶從零位到第一個袋子下落位的傳遞時間
T1=500/ V1=500/3643.1=0.1372s 其中箱體長度為500mm。
⑶主傳送帶（袋子的移動）速度及袋子間的相對距離
V2=1400/7.5×100π=58643.1(mm/h)=977.38(mm/s)
S125=60/125×V2=469(mm)＞＞袋長
其中1400為電機M3的轉速，7.5為減速比，100π主動輪周長，包裝機每分鐘125包/分鐘。
⑷伸縮帶向前走500mm時袋子傳送距離
S1=T1•V2=0.137*997.38=134(mm)（n=3000轉/分）
⑸袋子下落時間及下落時在輸送帶上的袋子位移量
H=205mm=0.205m，H=1/2gt2，t=0.205s=205(ms),在下落板上的停留時間t2=50ms,下落時在輸送帶上的袋子位移量
S=(0.205+0.05)×V2=209(mm)
從以上計算可知，包裝機的速度為125袋/分鐘，包裝袋在從傳送帶上的相對距離為469mm，下落板下落過程最小時間為0.210ms，此時包裝袋在傳送帶上的位移是209mm，袋子到下落點距離469-209=260mm，下落時還剩260/V2=0.266s。
以上參數是某中特定速度下理論數據，為了保護所有者的利益，以上參數作了技術處理，僅作為學術探討。
5.3填充下料裝箱的電氣控制
枕型袋的裝箱有一定的規格，包括每箱的層數K1和每層的個數K2，在進行品種規格更換之前，均要進行參數設定，參數設定完成后按照該參數進行裝箱。
空箱放入填充臺上，光電開關B3檢測到信號，伺服電機快進到起始位，或者某層分撿出K2包后，伺服電機快進到起始位，汽缸C6動作，分撿好的袋子放入紙箱中，完成一層的裝箱，K1記數一次，直到K1達到設定值，完成一箱的填充。
伺服電機快進到起始位，等待輸送帶上的袋子，當光電開關B2檢測到信號，伺服電機快退，利用袋子在輸送帶上的慣性，把袋子放入下料槽中，K2記數一次直到K2達到設定值，完成一層的分撿。圖6中接近開關SQ8、SQ9、SQ10對伺服電機進行初始化和位移限位作用。
6.結束語
枕型袋的裝箱技術在國內還是空白，應用前景比較看好，它的控制過程是一個閉環系統。文中對主要過程做了論述，對包括報警監測、打包封箱、人機界面等沒有論述，實際控制過程遠比這些敘述復雜，也有一定的技巧。本文僅作為一般學術論文進行原理性探討，不能作為生產實際中的范例，請讀者諒解。