宣云靜（青島啤酒（哈爾濱）有限公司，黑龍江 哈爾濱 150300）

包裝線裝卸箱機改進研究

宣云靜
（青島啤酒（哈爾濱）有限公司，黑龍江 哈爾濱 150300）

本文針對啤酒灌裝生產(chǎn)線出現(xiàn)的系統(tǒng)控制缺乏協(xié)調(diào)性和連貫性等問題，分析裝箱機的結(jié)構(gòu)和原理，重新編制了控制程序，從倒瓶檢測、擋瓶機構(gòu)、控制系統(tǒng)三方面分析當(dāng)前裝箱機控制系統(tǒng)存在的問題及改進措施。

裝箱機；控制系統(tǒng)；問題；改進

20世紀(jì)90年代，分別從國內(nèi)和國外共引進了兩條啤酒灌裝生產(chǎn)線，兩條生產(chǎn)線在長時間運行后都出現(xiàn)了問題，具體表現(xiàn)在系統(tǒng)控制缺乏協(xié)調(diào)性和連貫性，為了解決上述問題，我們重新編制了控制程序并換用了新的控制器，改造了生產(chǎn)線上不適用的機械設(shè)備，筆者將就啤酒包裝線裝卸箱機為例展開探討。

1 裝箱機結(jié)構(gòu)和原理

啤酒生產(chǎn)線上有裝箱機和卸箱機，兩者原理相似，本文將著重討論裝箱機的改進。裝箱機工作原理是抓瓶頭通過排氣和充氣實現(xiàn)放瓶子和抓瓶子，機械設(shè)備在可編程控制器的控制下將輸送鏈上的瓶子準(zhǔn)確抓起，在輸送鏈上有已經(jīng)放好的箱子，可編程控制器控制機械設(shè)備將瓶子放在箱子里，箱子被輸送鏈送至下一道工序。生產(chǎn)線每個箱子內(nèi)裝啤酒24瓶，每個裝箱循環(huán)需要抓、放啤酒三箱。抓放瓶子的頻率是由傳動軸轉(zhuǎn)動速度決定的，每轉(zhuǎn)一圈完成一次抓放動作，通過檢測傳動軸位置來確定抓瓶頭的位置，在傳動軸周圍有接近開關(guān)，傳動軸上固定有長方形貼片，以此來實現(xiàn)傳動軸的位置檢測。箱框和箱子就位分別由接近開關(guān)和光電開關(guān)檢測，箱框和箱臂共同定位箱子。主運轉(zhuǎn)電機既可以低速反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)，也可以高速正轉(zhuǎn)；光電開關(guān)、進出箱臂、進出箱電機共同組成輸箱系統(tǒng)；瓶定位器、進、導(dǎo)瓶電機共同組成進瓶系統(tǒng)，還有光電開關(guān)以檢測儲備的瓶子數(shù)量是否足夠。

整個系統(tǒng)是由歐姆龍可編程控制系統(tǒng)控制的，四連桿由主電機帶動；瓶子輸送和箱子傳送由進出箱電機、輸導(dǎo)瓶電機共同完成；瓶定位器、進出箱臂分別由瓶定位氣缸和進出瓶氣缸控制；抓瓶頭的充放氣由電磁閥控制；設(shè)備上的旋鈕和按鈕用以人工控制系統(tǒng)各個功能。

2 系統(tǒng)硬件及輸入輸出分配

對于啤酒生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)來說，硬件要滿足使用需求，最好具備一定的可塑性?？刂葡到y(tǒng)需要輸入點和輸出點分別為13個和31個，而歐姆龍C60P可編程控制系統(tǒng)有28個輸出點和32個輸入點，因此能夠滿足使用需求，可以控制裝箱機。此系統(tǒng)具備安全防護和自保功能，如果系統(tǒng)中某傳輸設(shè)備或者是電機長時間運行后溫度過高，為了保障系統(tǒng)安全，系統(tǒng)將會自動切斷輸出。在裝箱機四周還設(shè)置了光電開關(guān)，主要起安全防護作用，當(dāng)生產(chǎn)無關(guān)人員接近設(shè)備時，系統(tǒng)會檢測到并停止主電機運轉(zhuǎn)，保障工作人員的人身安全。操作人員只需控制對應(yīng)的俺就既能夠控制主電機的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速，還為主電機設(shè)置了停止按鈕，用以保障系統(tǒng)協(xié)調(diào)性，及時主電機出現(xiàn)問題無法工作，其他設(shè)備也能夠繼續(xù)運轉(zhuǎn)，這個系統(tǒng)設(shè)置有緊急停止按鈕，按下這個按鈕則整個系統(tǒng)停止運行。

3 當(dāng)前裝箱機控制系統(tǒng)存在的問題及改進措施

輸瓶、抓瓶、輸箱是啤酒生產(chǎn)線裝箱系統(tǒng)的主要組成因素。裝箱機的工作過程中可能發(fā)生兩個方面的問題：首先是如果存在倒瓶問題，可能發(fā)生錯位現(xiàn)象，抓瓶頭無法和抓瓶區(qū)域的瓶子對齊，但是到達指定位置后抓瓶頭仍會有抓瓶動作，因此抓瓶頭會受到抓瓶系統(tǒng)強大的沖擊力并被頂起，雖然系統(tǒng)中有光電檢測系統(tǒng)，抓瓶頭會立刻停止工作并發(fā)出警報，但是如果這個情況多次出現(xiàn)，抓瓶頭會受到損傷，降低整套設(shè)備的壽命，還會大大增加故障率；即使抓瓶頭能夠?qū)?zhǔn)瓶子并正確抓起，也會出現(xiàn)缺瓶現(xiàn)象，部分箱子內(nèi)瓶子數(shù)量不夠，在后續(xù)生產(chǎn)中還要人工解決，生產(chǎn)效率收到了極大影響；第二是如果沒有倒瓶問題，抓瓶頭能夠正確將瓶子抓起，但是沒有對區(qū)域內(nèi)的瓶子做減壓處理，兩段瓶子會產(chǎn)生很大的摩擦阻力，損壞瓶子標(biāo)簽，增加了不合格率。為解決上述兩個問題，可以為裝箱系統(tǒng)增加倒瓶檢測功能，并改進擋瓶機構(gòu)。

3.1 倒瓶檢測

主要原理是在每條輸送道上增加計數(shù)器，系統(tǒng)進瓶時計數(shù)器會開始計時，如果數(shù)量和預(yù)設(shè)數(shù)量一致，計數(shù)完成標(biāo)志會變?yōu)檫壿?，光電開關(guān)檢測瓶子數(shù)量和預(yù)設(shè)相符后，壓瓶氣缸會下降并將后面的瓶子擋住，減壓處理，電機滿足轉(zhuǎn)動，減壓并將抓瓶區(qū)域的瓶子對齊，同時擋瓶氣缸伸出以保護瓶子的標(biāo)簽，表示當(dāng)擋瓶機構(gòu)已經(jīng)就緒，如果任何計數(shù)器在進瓶過程中沒有達到預(yù)設(shè)數(shù)量時，電機會繼續(xù)進行進瓶，光電開關(guān)檢測滿瓶后會延時一段時間，如果計數(shù)器仍然沒有達到預(yù)設(shè)數(shù)值，則出現(xiàn)了倒瓶現(xiàn)象，系統(tǒng)會停機并報警。

3.2 擋瓶機構(gòu)

前后光電開關(guān)檢測為滿瓶并且計數(shù)器數(shù)值和預(yù)設(shè)值一致時，說明抓瓶區(qū)域沒有發(fā)生倒瓶現(xiàn)象，計數(shù)完成標(biāo)志變成1，壓瓶機構(gòu)將后面的瓶子擋住，其中一個擋瓶氣缸會首先伸出對瓶子做減壓處理，電機延時后另一擋瓶氣缸伸出保護前面瓶子的標(biāo)簽，此時輸瓶系統(tǒng)就緒，抓瓶系統(tǒng)會收到信號并開始抓瓶。如果有倒瓶現(xiàn)象，計數(shù)器數(shù)值和預(yù)設(shè)數(shù)值不符，系統(tǒng)會停機并報警，抓瓶頭不會進行抓瓶動作，減少了受到的傷害，增加了系統(tǒng)壽命。

3.3 控制系統(tǒng)

一般采用梯形圖語言編寫可編程控制系統(tǒng)的控制程序，主要組成部分為初始化程序、進出箱電機程序、進出箱臂程序、進導(dǎo)瓶電機程序和總電機程序以及夾頭程序等組成，現(xiàn)場的每臺設(shè)備都要有程序模塊，每個模塊之間互相套用但是又互相獨立，采用自保持KEEP語言編寫設(shè)備控制點，能夠讓整個控制、運行系統(tǒng)的編寫更加具有層次性，降低了編寫的難度，采用程序?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的繼電器連鎖，提高了設(shè)備生產(chǎn)效率。

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