块状物料包装机

块状物料包装机 薛龙1,周灿丰1,杨利华1, 孙振国2, 王军波2 ( 1. 北京石油化工学院, 北京 102600; 2.清华大学,北京 100084) [摘要]　研制的块状物料包装机, 解决了块状物料自动包装问题, 提高了包装效率。详细介绍了块状物 料包装机的结构特点、设计及工作原理。 关键词:　块装物料; 包装机;舌形板 中图分类号: TB486+ . 1　文献标识码: B　文章编号: 1001- 3563( 2000) 06- 0012- 03 A Machine for the Packing Lump Material XUE Ling1, ZHOU Can-f eng1, YANG Li-hua1, SUN Zhen-guo2,WANG Jun-bo2 ( 1. Beijing Inst itute o f Petr o-chemica l T echnolo gy , Beijing 102600, China; 2. T singhua U niver sity , Beijing 100084, China) Abstract: 　The aut omatic packing lump mater ial question is settled by developing the machine for the automatic packing lump mater ial and then the efficiency o f aut omatic packing lump mater ial is pr om oted. It is int roduced in detail fo r t he str uct ur e character istics, design scheme and w o rk principle. Keywords:　Lump mater ial; Packing mater ial; T he plate shaped like a tongue 　　目前, 橡胶和石蜡等化工产品, 都以块状形式进行 储运。国外使用大型木制集装箱储运橡胶等物料, 其实 现自动包装相对比较容易; 国内使用复合袋包装橡胶 石蜡等块状物料, 由于这种块状物料横截面积接近袋 口的横截面积,要想把块状物料装进袋中,需要把袋口 张开与物料截面相同的形状,这样给装袋工作带来了 很大困难。 为解决这个问题, 国内橡胶包装生产线和石蜡包 装生产线通常采用舌形板结构。用两块略大于橡胶宽 度的撑板, 撑住包装袋口, 用推料装置把橡胶推进袋 中。由于此种结构,张开袋口的袋子宽度与舌形板宽度 相同, 实现自动装袋非常困难,因此国内生产线目前都 是人工手动套袋。 作者针对块状物料自动包装的科研课题, 研制出 来块状物料包装机, 解决了块状物料自动包装问题。 1　设计方案 1. 1　指标 ( 1)　套袋速度 180～200袋 / h。 ( 2)　包装机为可移动式, 便于自动与手动转换。 1. 2　方案 制定了该项目的整体研究思路为, 用真空吸附方 式抓取包装袋, 靠气压传动来驱动机械本体运动[ 1] ,采 用可编程序控制器协调各部分的功能关系, 模仿人工 手动套袋,实现自动套袋的包装工作。 其具体实施过程为: 该装置由取袋送袋手从袋箱 中抓取袋子, 送给张袋套袋手, 张袋套袋手抓住袋子并 打开袋口套到活动舌形板上, 活动舌形板自动张开撑 住袋口,躲袋机构控制吸盘脱离袋口,然后设备上的推 料装置将物料推入袋中,活动舌形板收缩落袋, 这样完 成自动套袋包装橡胶工作。 收稿日期: 2000-08-07 作者简介:薛龙( 1966- ) ,男,北京石油化工学院讲师,主要从事机电一体化研究。曾获部级科学技术进步三等奖一次,目前正 从事“球罐焊接机器人的研制及其现场应用”国家 863资助项目的研究工作,发表论文 10余篇,获一项国家专 利。 12 包装工程　PACKAGING ENGINEERING Vo l. 21 No6. 2000 2　技术路线 2. 1　块状物料包装机的结构及组成 　　块状物料包装机的基本结构是由 4部分组成。 2. 1. 1　机械本体(见图 1) 图 1　块状物料包装机工作原理图 1.取袋送袋手　2.张袋套袋手　3.躲袋机构 4.活动舌形板　5.推料机构　6.托袋机构 机械本体由取袋送袋手、张袋套袋手、托袋机构、 活动舌形板、躲袋机构、推胶装置等部分组成, 其目的 是为了完成取袋、送袋、套袋、托袋、撑袋、躲袋和装袋 等自动套袋的工作任务。其中取袋送袋手和张袋套袋 手采用直角坐标式结构, 活动舌形板由 4 块活动的撑 板组成, 可以实现左右伸缩上下翻转的动作要求。 2. 1. 2　气动系统[ 2] (见图 2) 图 2　气动系统原理图 1.八缸　2.六缸　3.七缸　4.五缸　6.四缸　　　　 7.二缸　8.一缸　9.十缸　10.九缸　11.单向节流阀 12.气动换向阀　13.油雾器　14.减压阀　15.过滤器 气动系统由气缸、气动换向阀、单向节流阀等元件 组成。根据块状物料包装机的工作情况, 共选用 10 个 气缸作为执行元件, 来完成块状物料包装机的自动套 袋的工作要求。在气路设计上, 采用了单向节流阀,设 计成出口节流调速回路,使执行元件运行平稳。换向 阀,采用二位五通单电控气动换向阀。工作电压为直流 24V , 便于工人维护检修气路。选用气源压力为 0. 4～ 0. 6MPa,满足气动系统正常工作要求。 2. 1. 3　真空系统(见图 3) 图 3　真空气路图 1.吸盘　2.过滤器　3.换向阀　4.气泵 真空系统包括气泵、换向阀、过滤器、吸盘及管路 等元件。泵选用 ZYBY80A 型油滑真空压力复合气泵, 该泵额定排气量 80M 3/ h, 额定吸气真空度 380mmHg , 功率 3kW ,外接 380V , 50Hz 三相交流电。气管选用内 径 <27内带钢丝滑架的橡胶软管。用于气路的通断控 制换向阀选用二位三通大流量换向阀, 进入换向阀气 体需要过滤, 因为吸入吸盘空气有纸屑、灰尘等阻塞阀 芯动作切换,在吸盘和换向阀之间要加过滤器。 2. 1. 4　控制系统[ 3] (见图 4) 图 4　PLC端子接线图 控制系统包括可编程序控制器( PLC)、各类开关 元件及阀类元件。块状物料包装机控制部分选用了日 本 OMRON 公司 SYM AC C60P 可编程序控制器, 输 入为 32 点, 输出 28 点,共 60 点。完全满足了块状物料 包装机输入输出设计动作要求。接近开关、光电开关和 真空传感器(压力控制器)用于采集位置和真空度等各 类外部信息并输入给可编程序控制器, 按照所设计的 13薛龙等　块状物料包装机 控制程序 (见块状物料包装机控制程序)来控制换向 阀, 推动气缸运动, 完成块状物料包装机所需的各种动 作。由于块状物料包装机自动化程度比较高, 所以传感 器检测元件比较多, 输入元件有 22 个。。输出系统控制 10缸。2 个真空气路换向阀及一个电铃报警系统。10 个 缸由 9 个 24V 二位三通单电控气动换向阀控制,其它 3 个输出点 220V 交流电控制。气泵选用 380V 三相交 流电, 其起停为一套互锁典型电机控制电路,起停按钮 开关从安全角度考虑, 采用变压器降低 36V 交流电控 制。 2. 2　块状物料包装机的动作分析 ( 1)　取袋: 取袋送袋手的取袋缸向下伸出抓取袋 子, 抓牢后并返回原位。 ( 2)　送袋: 取袋送袋手的送袋缸检测取袋缸抓袋 到位, 若活动舌形板处于闭合状态, 输送带上已装好橡 胶的袋子离开了落袋区, 送袋缸伸出送袋,交接给张袋 套袋手后返回,然后取袋送袋手抓取袋子进行判断; 若 反之, 活动舌形板张开撑袋, 或者输送带的落袋处有 袋, 取袋送袋手就处于等待状态。 ( 3)　张袋: 取袋送袋手送袋到位, 张袋套袋手的 上下爪吸盘相向出抓取袋子,然后下爪返回中位张开 袋口。 ( 4)　套袋: 张袋套袋手张开袋口后, 套袋缸伸出 把袋子套进处于收缩状态的舌形板上。 ( 5)　托袋: 取袋送袋手和张袋套袋手交接袋子的 时候, 托袋气缸伸出托平袋子,以免袋子脱落。 ( 6)　撑袋:当袋子套入收缩的舌形板后, 4 块撑板 在 3 个气缸的作用下, 左右张开上下翻转,撑牢袋口。 ( 7)　躲袋: 活动舌形板张开撑牢袋子后, 张袋套 袋手的上下爪近一步回缩, 完成躲袋动作。 ( 8)　装袋: 在完成撑袋和躲袋的动作要求后, 若 传送袋上的橡胶到位, 推料缸将推胶入袋,完成装袋工 作。推料缸退回,活动舌形板收缩, 装好橡胶的袋子落 入输送带上送往下一道工序, 张袋套袋手复位,等待下 一个工作循环。 上述 8 个动作,构成了块状物料包装机包装橡胶 的一个完整过程。 3　技术特征 ( 1)　当取袋送袋手抓袋时, 如果第一次没抓起, 可抓第 2 次⋯⋯直至抓到为止。 ( 2)　取袋送袋手在运行过程中, 如果掉袋, 机械 手可从掉袋位置返顺重新抓取袋子。 ( 3)　纸袋箱无袋, 电铃报警,机械手自动复位。 ( 4)　取袋送袋手和张袋套袋手为顺序工作, 不会 干扰。 ( 5)　块状物料包装机设置了手动套袋与自动套 袋两套控制系统,可以很方便地进行手动与自动套袋 切换,便于设备维护与检修。 ( 6)　块状物料包装机采用活动舌形板包装块状 物料,由于活动舌形板可以左右伸缩和上下翻转, 因此 大大地提高了块状物料包装机的套袋率。 ( 7)　块状物料包装机采用取袋送袋手和张袋套 袋手两手协调工作,即解决了套袋时的不同步问题,又 提高了块状物料包装机的工作速度。 ( 8)　块状物料包装机采用取袋送袋手、张袋套袋 手、托袋机构、躲袋机构进行包装, 使其工作过程完全 模仿人工手动取袋、张袋、套袋等工作过程。 4　结语 块状物料包装机已获国家专利, 并于 1998 年获得 中国石化总公司科技进步三等奖。 块状物料包装机的研制开发和使用, 具有积极意 义。 块状物料包装机的研制,提高了劳动生产率, 增加 企业的经济效益, 实现了生产设备国产化, 促进国内橡 胶、石蜡生产线的自动化。因此, 块状物料包装机的使 用具有很好的推广前景。 [参考文献] [ 1]　张建民.机电一体化系统设计[ M ] .北京:北京理工大学 出版社, 1996. [ 2] 　郑洪生. 气压传动及控制[ M ] .北京: 机械工业出版社, 1994. [ 3]　陈全华.可编程序控制器( PLC )应用技术[ M ] .北京:电 子工业出版社, 1995. 14 包装工程　PACKAGING ENGINEERING Vo l. 21 No6. 2000