劉方++吳吉平++孫曉++陳維克

摘 要：針對目前市場上煙花裹包機(jī)還未實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)的問題，設(shè)計了煙花外裝潢紙裹包機(jī)。所設(shè)計的裹包機(jī)由煙花輸送部分、驅(qū)動部分、輸紙裝置和貼標(biāo)部分組成，介紹了煙花外裝潢紙裹包機(jī)的工作流程和氣動系統(tǒng)的工作原理，采用機(jī)電氣相結(jié)合驅(qū)動裹包機(jī)工作，選用三菱 FX 系列PLC實現(xiàn)裹包機(jī)工作過程的控制。本設(shè)計可提高煙花爆竹生產(chǎn)的安全性和工作效率，有很強(qiáng)的實用價值。

關(guān)鍵詞：煙花；裹包機(jī)；控制系統(tǒng)

中圖分類號：TB482.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.071

煙花外包裝紙上的內(nèi)容主要包括煙花燃放注意事項、生產(chǎn)商的相關(guān)信息以及絢麗的圖案。目前許多煙花貼標(biāo)裹包還依靠人工用手操作，不僅效率低下，裹包質(zhì)量也不穩(wěn)定，同時存在安全隱患，因此設(shè)計一種能完成供紙、裁切、刷膠、引標(biāo)、裹包全過程的自動化裹包機(jī)具有非常重要的意義。本研究擬采用PLC控制技術(shù)，設(shè)計一種煙花外裝潢紙裹包機(jī)，以實現(xiàn)煙花裹包工藝的自動化。

1 總體設(shè)計

煙花外裝潢紙裹包機(jī)是一個涉及多個專業(yè)的復(fù)雜機(jī)械控制裝置，其設(shè)計方案合理與否，將直接影響所設(shè)計裹包機(jī)的裹包質(zhì)量。本次選擇如下工藝流程：

產(chǎn)品輸入→產(chǎn)品分離→供紙→裁切→刷膠→引標(biāo)→裹包→產(chǎn)品輸出。

煙花外裝潢紙裹包機(jī)的要求是裹包紙的輸送、工件的送卸、紙張的刷膠、工件的裹包全部由機(jī)器來進(jìn)行完成?；诖?，設(shè)計的煙花外裝潢紙裹包機(jī)的組成包括四個部分，分別是輸紙裝置（包括供紙部分、送紙部分、裁切部分和刷膠部分）、煙花輸送部分、裹包部分和驅(qū)動部分，裹包機(jī)的整體示意圖如圖1所示。

2 裹包機(jī)各組成部分的設(shè)計

2.1 輸紙裝置

本裹包機(jī)輸紙裝置包括供紙部分、裁紙部分和刷膠部分；供紙部由含標(biāo)簽卷、導(dǎo)向輥、色標(biāo)傳感器、拉紙輥及輸紙輥等組成；裁紙部分利用動刀與固定刀配合實現(xiàn)裁紙；刷膠部分由供膠裝置及涂膠輥等組成。供紙部分主要為裹包機(jī)提供銅版紙，在貼標(biāo)過程中特定距離的銅版紙被色標(biāo)傳感器檢測到，從而經(jīng)過裁紙部分輸出規(guī)定長度的銅版紙，而后供膠裝置通過氣壓原理將膠水壓入涂膠輥，涂膠輥在轉(zhuǎn)動過程中便將膠水涂到銅版紙上。本次采用的是卷筒狀標(biāo)簽，材質(zhì)為不刷膠的銅版紙，要求對煙花側(cè)面一周進(jìn)行貼標(biāo)，即作為標(biāo)簽，所以需要限定銅版紙的供送長度。裹包機(jī)輸紙裝置示意圖如圖2所示。

2.2 煙花輸送部分和裹包部分

煙花輸送部分采用帶傳動。裹包部分是整個裹包機(jī)的核心部分，由電磁鐵分離裝置、牽引導(dǎo)軌、兩面刷、下折邊氣缸、上折邊氣缸和導(dǎo)槽組成。裹包機(jī)通過電磁鐵分離裝置將產(chǎn)品分離，牽引導(dǎo)軌將銅版紙平穩(wěn)輸送到指定位置，產(chǎn)品通過牽引導(dǎo)軌將位置a裹包，經(jīng)過兩面刷將兩側(cè)位置b裹包，下折邊氣缸、上折邊氣缸和導(dǎo)槽完成最后一面c、d位置的裹包。裹包部分示意圖如圖3所示。

3 傳動系統(tǒng)設(shè)計

拉紙輥、輸紙輥、涂膠輥都是有一套傳動系統(tǒng)控制，采用鏈傳動能保證銅版紙不會因為轉(zhuǎn)速不同而被拉斷。電機(jī)驅(qū)動主動鏈輪，從而帶動拉紙鏈輪、輸紙鏈輪和涂膠鏈輪轉(zhuǎn)動，進(jìn)而銅版紙依次經(jīng)過拉紙輥、輸紙輥和涂膠輥。裹包機(jī)輸紙傳動示意圖如圖4所示。

4 氣動系統(tǒng)設(shè)計

煙花外裝潢紙裹包機(jī)的氣動系統(tǒng)設(shè)計原理圖如圖5所示。

由圖5可知，裹包機(jī)的整個氣動系統(tǒng)就是要對下折邊氣缸、上折邊氣缸和供膠裝置的動作進(jìn)行控制，其中下折邊氣缸和上折邊氣缸均采用普通氣缸，并且每個氣缸的入氣口、出氣口均裝有單向節(jié)流閥。普通氣缸分別用二位五通電磁閥改變氣缸的運(yùn)動方向，供膠裝置的動作由二位二通電磁閥控制。

5 控制系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)中各執(zhí)行元件的運(yùn)動通過色標(biāo)傳感器和工件位置傳感器向PLC控制器發(fā)出信號，PLC 控制器收到信號后控制電磁鐵、電機(jī)和氣缸的每一步動作有序進(jìn)行，為滿足不同尺寸規(guī)格產(chǎn)品選擇可調(diào)速電機(jī)。根據(jù)本裹包機(jī)實際輸入和輸出分配點數(shù)，選擇三菱FX系列FX2N-32MR的 PLC，按照工藝流程要求，對PLC的I/O 地址進(jìn)行分配，如表1 所示；裹包機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖 6 所示。

6 總結(jié)

本文根據(jù)煙花外裝潢紙裹包機(jī)各個工藝流程的順序，設(shè)計了由PLC、傳感器、氣動元件組成的典型機(jī)電氣一體化設(shè)備，煙花外裝潢紙裹包機(jī)包含機(jī)械結(jié)構(gòu)部分、傳動系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。該裹包機(jī)從根本上解決了人與煙花包裝的分離，并且提高了安全性，解決了煙花外裝潢紙裹包的自動化。

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〔編輯：劉曉芳〕