潘麗愛，杜秋磊

(長春大學(xué) 機(jī)械與車輛工程學(xué)院，長春 130022)

0 引言

隨著科技的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對食品的質(zhì)量和衛(wèi)生要求越來越高。因此，為了使產(chǎn)品得以密封保存，保持產(chǎn)品質(zhì)量，避免產(chǎn)品流失，需要對包裝容器進(jìn)行封口，我們把將充填有包裝物的容器進(jìn)行封口的機(jī)械稱為封口機(jī)，它是一種時代的產(chǎn)物。目前封口機(jī)的種類很多，根據(jù)包裝材料的力學(xué)性能分為柔性容器封口裝置和剛性容器封口機(jī)。根據(jù)容器的形狀塑料材質(zhì)的封口機(jī)又可分為袋裝和杯狀封口機(jī)。而杯狀封口機(jī)它主要適用于豆?jié){，奶茶等冷熱飲品的，因其結(jié)構(gòu)簡單、體積小，操作方便被廣泛使用。［1］

本文主要是針對杯狀封口機(jī)，在了解其工作原理和結(jié)構(gòu)組成的基礎(chǔ)上，對封口機(jī)進(jìn)行改良設(shè)計，特別是對其杯子輸送系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，使其由原來的一杯一封口，變?yōu)楝F(xiàn)在的四杯可自動進(jìn)行封口，并對其自動控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，使其自動化程度提高，更方便使用，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)杯狀封口機(jī)的設(shè)計不足。

1 封口機(jī)的結(jié)構(gòu)

1.1 原有封口機(jī)的結(jié)構(gòu)［2］:

它主要是由電動機(jī)，凸輪傳動機(jī)構(gòu)，壓頭，送料機(jī)構(gòu)以及送杯機(jī)構(gòu)通過機(jī)架連接組成如圖1所示。

圖1 主要構(gòu)造及名稱1-收膜軸 2-機(jī)箱 3-放膜軸 4-電器箱5-安全擋板 6-下膜 7-托盤

圖2 改進(jìn)后的送料結(jié)構(gòu)簡圖

1.2 改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)

改進(jìn)后的封口機(jī)其主體部分的結(jié)構(gòu)與原封口機(jī)相同。如圖2所示。為了提高封口效率和降低工人的勞動強(qiáng)度，主要對其封口機(jī)的托盤部分和壓桿部分進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。托盤部分由原來的托杯板，只能送進(jìn)一個杯子，手動控制;改為采用步進(jìn)電動機(jī)控制，可放入四個杯子，依次進(jìn)行自動封口加工。壓桿部分原有封口機(jī)采用手柄，手動完成封口和切斷，改進(jìn)后采用步進(jìn)電動機(jī)，通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動封口和切斷。

2 控制系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 封口機(jī)的控制原理

將裝好的物品，放入帶有壓電傳感器的托盤，壓電傳感器工作，發(fā)出電信號，經(jīng)放大電路放大后，經(jīng)比較達(dá)到要求，輸出信號。PLC輸入接口2收到信號，輸出接口2根據(jù)編好的數(shù)據(jù)輸出脈沖信號，步進(jìn)電動機(jī)Ⅰ開始工作使托盤旋轉(zhuǎn)到固定位置。檢測傳感器檢測到托盤到達(dá)指定位置，發(fā)出信號，經(jīng)放大電路輸出信號。PLC輸入接口3收到信號，它同時控制輸出接口3和輸出接口4。輸出接口3根據(jù)編好的數(shù)據(jù)輸出脈沖信號，步進(jìn)電動機(jī)Ⅱ完成指定工作();輸出接口4根據(jù)編好的數(shù)據(jù)輸出脈沖信號，打開指示燈泡，此時由于步進(jìn)電動機(jī)Ⅱ工作，手動開關(guān)禁止使用;同時關(guān)閉檢測傳感器，當(dāng)步進(jìn)電動機(jī)Ⅱ完成任務(wù)后，燈泡滅，檢測傳感器打開。

如果只完成一個指定任務(wù)時，可通過手動開關(guān)單獨打開步進(jìn)電動機(jī)Ⅰ，取出封好的物品。

封口機(jī)的控制原理圖見圖3。

圖3 封口機(jī)的控制原理圖

2.2 控制系統(tǒng)的功能

(1)自檢功能。每次將裝好物品的杯子放入托盤，開始工作，檢測傳感器檢測杯子是否到待封口的位置，并發(fā)出信號。

(2)報警功能。在自動運行過程中，燈泡既保證系統(tǒng)的正常工作，又能控制檢測傳感器的開關(guān)。

3 封口機(jī)的PLC控制原理［3－4］

3.1 封口機(jī)PLC的梯形圖及外部接線

封口機(jī)的PLC的梯形圖見圖4，PLC外部接線圖見圖5。

本PLC控制原理是:當(dāng)按接于外部的按鈕SB，驅(qū)動第一梯級X1常開接點閉合，通過串聯(lián)與其后的T1。(T1收到信號立刻開始倒計時，計時結(jié)束后，常閉接頭打開，電動機(jī)1停止工作)由于各接點的閉合，接通Y1閉合，X1、Y1形成回路，繼電器驅(qū)動電動機(jī)1工作。

當(dāng)按外部的信號打開FR1，通過串聯(lián)與其后的T2。(T2收到信號立刻開始倒計時，計時結(jié)束后，常閉接頭打開，電動機(jī)2停止工作)由于各接點的閉合，接通Y2閉合，X2、Y2形成回路，繼電器驅(qū)動電動機(jī)2工作。

當(dāng)按外部的信號打開FR3，通過串聯(lián)與其后的T3，T5。T3，T5收到信號立刻開始倒計時，由于各接點的閉合，接通Y3閉合，X3、Y3形成回路，繼電器驅(qū)動電動機(jī)2工作。T3計時結(jié)束后，常閉接頭打開，電動機(jī)2停止工作;T4計時結(jié)束后，常開接頭閉合，電動機(jī)2又開始工作;T5計時結(jié)束后，常閉接頭打開，電動機(jī)2停止工作。

當(dāng)按外部的信號打開FR3，通過串聯(lián)與其后的T6。T6收到信號立刻開始倒計時，由于各接點的閉合，接通Y4閉合，X3、Y4形成回路，繼電器驅(qū)動指示燈泡工作，此時禁止任何操作。T6計時結(jié)束后，常閉接頭打開，指示燈泡停止工作。

圖4 封口機(jī)的PLC的梯形圖

圖5 PLC外部接線圖

3.2 PLC語句表［5］

1 LD X1;2 ANI T1;3 ANI Y1;4 OR Y1;5 OUT Y1;6 LD X2;7 ANI T2;8 ANI Y2;9 OR Y2;10 OUT Y2;11 LD X3;12 ANI X3;13 ANI T3;14 OR Y3;15 OR T4;16 OR Y4;17 ANI T5;18 ANI Y3;19 OR T4;20 OUT Y3;21 LD X3;22 ANI X3;23 OR Y4;24 ANI T6;25 ANI Y4;26 OUT Y4。

4 結(jié)語

本文主要是針對杯狀封口機(jī)，在了解其工作原理和結(jié)構(gòu)組成的基礎(chǔ)上，對封口機(jī)進(jìn)行改良設(shè)計，特別是對其杯子輸送系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，使其由原來的一杯一封口，變?yōu)楝F(xiàn)在的四杯可自動進(jìn)行封口，并對其自動控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，詳細(xì)說明了封口機(jī)的PLC的控制原理，并繪制了其等效電路和外部接線圖，寫出了PLC的指令。此款封口機(jī)杯體輸送及控制系統(tǒng)的設(shè)計不僅使其自動化程度提高，更方便使用，而且還彌補(bǔ)了傳統(tǒng)杯狀封口機(jī)的設(shè)計不足。

［1］孫建鋒.桌上型全自動塑杯封口機(jī)的設(shè)計［J］.包裝與食品機(jī)械，2001，18(6):7-9.

［2］都臘梅，曾曉紅，袁友偉.立式制袋充填包裝機(jī)封口機(jī)構(gòu)的智能化設(shè)計［J］.中國包裝工業(yè)，2001(4):16-18.

［3］林小峰.可編程序控制器原理及應(yīng)用［M］.北京:高等教育出版社，1991.

［4］郭和偉.三種用PLC控制的防止相間短路的電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路［J］.木工機(jī)床，2003(3):35-37.

［5］胡學(xué)林，宋宏.電氣控制與PLC［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1997.