邱建忠

（溫州技師學(xué)院，浙江 溫州 325000）

浙江省溫州市橋頭鎮(zhèn)，是中國著名的鈕扣之都。橋頭是中國鈕扣產(chǎn)銷基地，被譽(yù)為“世界第一大鈕扣市場”和“東方的布魯賽爾”， 如此龐大的鈕扣生產(chǎn)企業(yè)群，如此巨大的鈕扣計數(shù)量和裝袋，至今還是用最原始的手工計量與裝袋,傳統(tǒng)的手工計量與裝袋技術(shù)的落后，存在著計量不準(zhǔn)確和浪費(fèi)勞動力成本的缺陷。本文所研制出鈕扣自動計量裝袋機(jī)采用多通道同時累加技術(shù)和激光精確技術(shù)實現(xiàn)了整機(jī)運(yùn)行的高效、準(zhǔn)確和穩(wěn)定，對整個鈕扣制造業(yè)發(fā)展具有一定指導(dǎo)意義。

1 工作原理

圖1是本文所設(shè)計的鈕扣自動計量裝袋機(jī)的工作原理。假設(shè)每袋鈕扣數(shù)為100粒，袋長為70mm。電磁振動盤啟動，使鈕扣自動整理排列成三列，沿三個通道自下而上向通道口進(jìn)給，在通道口設(shè)有激光計數(shù)傳感器，各鈕扣分別通過傳感器進(jìn)入包裝袋。控制閥A、B、C同時開啟，當(dāng)包裝袋中的鈕扣總數(shù)量≥95粒時，控制閥B與控制閥C關(guān)閉，而控制閥A進(jìn)行最后精確計數(shù)，此時振動盤與激光計數(shù)傳感器繼續(xù)進(jìn)給與計數(shù)，當(dāng)包裝袋中的總數(shù)量＝100粒時，控制閥A關(guān)閉。滾輪在步進(jìn)電機(jī)的作用下向下拉伸70mm，待拉伸完畢，進(jìn)行封口和剪切，本次循環(huán)結(jié)束。

2 紙帶運(yùn)動控制

圖2 紙帶控制原理

圖1 鈕扣自動計量裝袋機(jī)工作原理

圖3 鈕扣激光精確計數(shù)計數(shù)過程

紙帶運(yùn)動控制在整個鈕扣自動計量裝袋機(jī)具體有重要作用，如圖2所示為紙帶控制的工作原理。光電探頭安裝在卷筒出口處，檢測卷筒是否缺紙帶，并可時時計算剩余紙帶的長度。具體要求有一定重量的配重棒主要作用是為了張緊包裝紙帶，光電傳感器S1和光電傳感器S2分別來控制紙帶上升與下垂的距離。當(dāng)配重棒上移至S1檢測位置，光電傳感器 S1動作，說明紙帶垂下距離過小，送料電機(jī)啟動，使紙帶垂下距離加大。當(dāng)配重棒下移至S2檢測位置，光電傳感器 S2動作，說明紙帶垂下距離過大，送料電機(jī)停止運(yùn)動。當(dāng)配重棒位于光電傳感器S1和S2之間，則無需調(diào)整紙帶的下垂長度，送料電機(jī)保持停止運(yùn)動狀態(tài)。

3 激光精確計數(shù)系統(tǒng)

鈕扣的自動計數(shù)主要的工作器件是光纖傳感器，光纖傳感器的主要組成部分有光源、光導(dǎo)纖維、光傳感器元件、光調(diào)制機(jī)構(gòu)和信號處理器等。其工作過程如圖3所示，鈕扣在振動盤的作用下逐個通過光纖傳感器，由光纖傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)進(jìn)行計算。在實驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)鈕扣在振動盤的通道中運(yùn)動時，存在鈕扣局部重合現(xiàn)象，鈕扣局部重合現(xiàn)象的出現(xiàn)無法整機(jī)保證計數(shù)的準(zhǔn)確性，因為當(dāng)光纖傳感器恰好檢測到局部重合位置時，它的輸出脈沖就會丟失，進(jìn)而導(dǎo)致計數(shù)錯誤，出現(xiàn)漏計、錯計等現(xiàn)象。

針對局部重合問題，最理想的辦法是使每個鈕扣一個個能分開，鈕扣振動排列時的速度比較慢，若是在出口處以更快的速度使鈕扣運(yùn)動，這樣就能達(dá)到逐個分開鈕扣的目的，于是我們在鈕扣通道品口增設(shè)了吹氣品口,如圖4所示。在強(qiáng)力氣壓的作用下，快到通道口的鈕扣會以較快的速度脫離通道，這樣與原來振動盤中的運(yùn)動速度形成了明顯的速度差，從而使鈕扣能逐個分開能過，達(dá)到了準(zhǔn)確計數(shù)的目的。

4 臨時儲存盒實現(xiàn)高效計數(shù)

為了極大程度提高計數(shù)速度，本課題設(shè)計了臨時儲存盒來輔助計數(shù)，見圖5。開始計數(shù)時，多通道共同計數(shù)，當(dāng)總鈕扣數(shù)快接近設(shè)定值時，臨時儲存盒底板氣缸推出、使臨時儲存暫時封閉，其鈕扣不會掉入包裝袋中，此時僅留一個通道繼續(xù)向包裝袋中進(jìn)行精確計數(shù)，直至總鈕扣數(shù)等于設(shè)定值。與此同時，其他通道一直工作，其計量的鈕扣暫時存放在臨時儲存盒中，待此次包裝袋封口完畢，所有臨時儲存盒的底板在氣缸的作用下全部打開，繼續(xù)下一袋循環(huán)。

圖4 噴氣和光纖計數(shù)系統(tǒng)示意圖

結(jié)語

鈕扣自動計量裝袋機(jī)研制成功后，投入到鈕扣生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行試生產(chǎn)，各項功能達(dá)到了預(yù)先設(shè)計的目標(biāo)。計量與裝袋效率大大提高，目前已經(jīng)正式投產(chǎn)，經(jīng)過一年多的實踐證明，系統(tǒng)運(yùn)行良好，整機(jī)穩(wěn)定可靠，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

圖5 臨時儲存盒

[1]曹巨江,張利平.通用自動包裝機(jī)模型的研究[J].包裝與食品機(jī)械，2006（05）.

[2]云蘇蘇.NJB—I型鈕扣計數(shù)包裝機(jī)的研制[J].無錫輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，1991.

[3]趙曉麗. 粉粒制袋-充填-封口包裝虛擬樣機(jī)設(shè)計及工藝參數(shù)的試驗研究[D].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006（06）.

[4]袁華祥,潘坡.顆粒型全自動包裝機(jī)計量轉(zhuǎn)盤極限轉(zhuǎn)速的分析計算[J]. 包裝工程，2007（02）.

[5]吳鐫峰.G.D卷煙包裝機(jī)裝箱臺系統(tǒng)的研制[J]. 機(jī)械管理開發(fā)，2008（04）.

[6]周銳鵬.基于INTERBUS現(xiàn)場總線的PROTOS卷接機(jī)設(shè)計[D].南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文，2004（03）.

[7]宋春華,徐超,葉華,陳文彬,張少明,王貴恩.基于光電控制技術(shù)的紙箱包裝機(jī)的研制[J]. 裝備制造技術(shù)，2007（06）.