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        成品包裝自動補(bǔ)料裝置的研究與探討

        2022-01-25 04:38:38李偉民陳榮貴姚明笙鄧永剛曹玉江
        機(jī)械管理開發(fā) 2021年11期
        關(guān)鍵詞:煙箱裝箱電子秤

        李偉民,陳榮貴,姚明笙,鄧永剛,曹玉江

        (紅塔集團(tuán)玉溪卷煙廠,云南 玉溪 652600)

        引言

        打葉復(fù)烤生產(chǎn)中,復(fù)烤后的煙葉產(chǎn)品裝箱規(guī)格為200 kg,裝箱工藝標(biāo)準(zhǔn)在200×(1±0.5%)kg之間。現(xiàn)階段的成品包裝工序中,成品復(fù)稱物料的處理工藝在打葉復(fù)烤生產(chǎn)之后,再進(jìn)行成品裝箱,以便于煙葉的運(yùn)輸、貯藏和自然醇化。打包裝箱過程中,由于煙葉流量不穩(wěn)定,電子稱的偏差會使預(yù)壓裝箱后的煙葉不滿足裝箱規(guī)格,一般與設(shè)定的裝箱規(guī)格偏差在1~2 kg。以現(xiàn)有操作來看,對預(yù)壓的成品煙箱進(jìn)行復(fù)稱時,需要人工加足煙葉或移除多余的煙葉,以保證煙箱中煙葉的重量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。打包工序工藝流程圖如圖1所示。

        圖1 打包工序工藝流程圖

        1 復(fù)稱過程中存在的問題

        成品裝箱在復(fù)秤時需要人工添加或移除物料來確保裝箱物料重量達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際復(fù)稱過程中,除了人工成本較高外,由于復(fù)稱工作需相關(guān)人員在輸送輥上完成,復(fù)稱人員站位較高,存在一定的安全隱患;由于采用人工添加物料的方式,表層物料在添加過程中會長時間暴露在空氣中,使其表層水分和溫度散失較多;在復(fù)壓捆扎過程中,表層物料造碎率較高,物料質(zhì)量指標(biāo)下降。

        2 裝箱重量不合格原因分析

        通過對復(fù)稱工序進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)裝箱重量不合格品主要集中在餐前后以及交接班時,因此,隨機(jī)抽取了餐前后、交接班時間段的100個樣來對樣品進(jìn)行測量調(diào)查,樣本數(shù)據(jù)如表1所示。

        表1 餐前后、交接班取樣數(shù)據(jù) kg

        對隨機(jī)抽檢的100個樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,根據(jù)n=100、極差R=xmax-xmin=200.64 kg-199.36 kg=1.28 kg,確定分值數(shù)k=10及組距h=R/k=0.128 kg。將表1的數(shù)據(jù)按組距分為10組,為避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)值被重復(fù)計數(shù),將各組區(qū)間按“左開右閉”原則取數(shù),統(tǒng)計出頻數(shù)fi如表2所示。

        表2 重量頻數(shù)分布統(tǒng)計

        由表1、表2可得,工藝標(biāo)準(zhǔn)復(fù)稱質(zhì)量為200×(1±0.25%)kg;TU=200.64 kg;TL=199.36 kg;公差中心=200.00kg;T=TU-TL=1.28;樣本平均值x==200.03 kg;標(biāo)準(zhǔn)偏差0.19 kg;偏離值ε=|M-x|=0.03 kg;過程能力指數(shù)cpk==0.66≤0.67。樣本平均值x與公差中心M基本重合,根據(jù)計算結(jié)果及表2統(tǒng)計數(shù)結(jié)果,繪制重量分布直方圖,如圖2所示。

        圖2 重量分布直方圖

        由圖2分析可知:該直方圖為能力不足型,樣本分布中心x與公差中心M近似重合,但分布已經(jīng)超出上、下界限200×(1±0.25%)kg,分散程度過大,且不合格品已經(jīng)出現(xiàn)。因此,為減少標(biāo)準(zhǔn)偏差,提高過程能力指數(shù),需采取措施來提高補(bǔ)料精度。

        3 復(fù)稱設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作過程

        3.1 復(fù)稱設(shè)備的結(jié)構(gòu)

        煙葉經(jīng)電子皮帶秤稱量后由輸送帶進(jìn)行輸送,輸送帶的出料端安裝有雙向輸送帶,雙向輸送帶的兩側(cè)都安裝有預(yù)壓倉,預(yù)壓倉的頂部設(shè)置有預(yù)壓壓頭,預(yù)壓壓頭由液壓設(shè)備帶動,同時在預(yù)壓倉頂部內(nèi)側(cè)安裝有由氣壓缸規(guī)律帶動的均料裝置,在預(yù)壓倉頂部靠近雙向輸送帶端口處有開口,并安裝有物料微量提料輸送帶,微量提料輸送帶的出料端安裝有落料補(bǔ)料倉,預(yù)壓倉的下方設(shè)置有運(yùn)輸輥,裝箱成品用的箱體通過輸送輥轉(zhuǎn)送,預(yù)壓后的料箱通過裝轉(zhuǎn)車運(yùn)輸至落料補(bǔ)料倉正下方的輸送輥上,裝轉(zhuǎn)車上設(shè)置有警示器,可警示周邊人員注意安全,裝轉(zhuǎn)車安置在導(dǎo)軌上。自動補(bǔ)料裝置圖如圖3所示。

        圖3 自動補(bǔ)料裝置圖

        3.2 復(fù)稱設(shè)備的工作過程

        雙向輸送帶上的來料通過勻料板均勻地由預(yù)壓倉落入預(yù)壓的料箱中,勻料板在氣壓缸的控制作用下,以30~50次/min的頻率圍繞預(yù)壓倉口往返做扇形運(yùn)動,以實(shí)現(xiàn)物料均勻落入預(yù)壓倉。微量提料輸送帶對煙葉進(jìn)行微量取料,物料在雙向輸送帶的運(yùn)輸下,具有一定平拋初速度,小部分物料落在了開口與預(yù)壓倉連接的微量提料輸送帶上,這小部分物料經(jīng)微量提料輸送帶運(yùn)送至落料補(bǔ)料倉。

        落料補(bǔ)料倉將微量提料輸送帶提取的煙葉進(jìn)行儲存補(bǔ)料,該料倉內(nèi)的煙葉保證能對3~5箱預(yù)壓后的煙箱進(jìn)行補(bǔ)料,在保證對料箱補(bǔ)料連續(xù)性的同時,確保料倉內(nèi)補(bǔ)料物料水分及溫度符合工藝標(biāo)準(zhǔn)。補(bǔ)料倉內(nèi)還設(shè)置有導(dǎo)料板,以便于煙葉沿導(dǎo)料板落在輸送帶上,方便補(bǔ)料。當(dāng)預(yù)壓后的煙箱到達(dá)運(yùn)輸輥上時,電子秤根據(jù)設(shè)定的工藝參數(shù)把信號反饋給PLC控制系統(tǒng),PLC控制系統(tǒng)就會控制料倉內(nèi)的運(yùn)輸帶運(yùn)送煙葉,并在均料輥的作用下均勻連續(xù)地將補(bǔ)料補(bǔ)入料箱,當(dāng)電子秤顯示的重量達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)數(shù)時,補(bǔ)料系統(tǒng)發(fā)送信號至PLC控制系統(tǒng),PLC控制系統(tǒng)接收反饋信號后使運(yùn)輸帶和均料輥不再轉(zhuǎn)動補(bǔ)料,從而完成自動稱量補(bǔ)料工作。

        當(dāng)預(yù)壓后一側(cè)的煙箱預(yù)壓好后,裝轉(zhuǎn)車把料箱轉(zhuǎn)運(yùn)至運(yùn)輸輥上進(jìn)行復(fù)稱及補(bǔ)料,此時該側(cè)物料通過預(yù)壓倉進(jìn)入下一煙箱,另一側(cè)的料箱則剛剛落料預(yù)壓完成,裝轉(zhuǎn)車通過軌道到達(dá)另一側(cè),把預(yù)壓好的料箱轉(zhuǎn)運(yùn)至對應(yīng)的輸送輥上,對補(bǔ)料進(jìn)行復(fù)稱,如此反復(fù)工作,實(shí)現(xiàn)了裝轉(zhuǎn)補(bǔ)料的不間斷性。

        雙向輸送帶是將電子皮帶秤稱量后的物料經(jīng)運(yùn)輸帶運(yùn)送至雙向輸送帶上,即運(yùn)輸帶在電機(jī)的帶動下正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),將物料分別輸送到兩側(cè)的物料預(yù)壓倉中。當(dāng)電子皮帶秤按設(shè)定的工藝參數(shù)稱量的煙葉經(jīng)雙向輸送帶運(yùn)送至其中一端的預(yù)壓倉,且當(dāng)稱量的物料達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)時,雙向輸送帶反轉(zhuǎn),此時該側(cè)物料在預(yù)壓壓頭的作用下預(yù)壓包裝,同時,電子皮帶秤稱量物料,到另一側(cè)的預(yù)壓倉重量達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)時,壓頭下降,開始預(yù)壓過程,雙向輸送帶又轉(zhuǎn)向反方向投料,如此反復(fù)工作,實(shí)現(xiàn)了預(yù)壓包裝的不間斷性。

        當(dāng)預(yù)壓后的料箱到達(dá)輸送輥道上時,電子秤對料箱進(jìn)行稱重,電子秤顯示質(zhì)量為198.1 kg,電子秤將該信號傳送給PLC控制系統(tǒng),由于料箱的裝箱工藝標(biāo)準(zhǔn)為200 kg,PLC控制系統(tǒng)將補(bǔ)料1.9 kg的信號反饋給輸送帶,通過調(diào)控伺服電機(jī)輸出控制輸送帶,將補(bǔ)料煙葉分為三個不同質(zhì)量梯度,即0.1~0.5 kg,0.6~0.9 kg和0.9~1.0 kg。煙葉的補(bǔ)料皮帶運(yùn)輸帶采用三級變速補(bǔ)料,使煙箱裝箱規(guī)格達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn),第一級補(bǔ)料根據(jù)實(shí)際使用情況大膽假設(shè),可補(bǔ)料0.1~0.5 kg;第二級補(bǔ)料質(zhì)量可設(shè)計為0.6~0.9 kg;第三級補(bǔ)料質(zhì)量可設(shè)計為0.9~1.0 kg。當(dāng)要補(bǔ)料1.9 kg時,即可先采用第三級補(bǔ)料,設(shè)置快速補(bǔ)料0.9~1.0 kg;隨后啟動第二級補(bǔ)料設(shè)置參數(shù)來對剩余的重量進(jìn)行添補(bǔ),帶動補(bǔ)料倉輸送帶的伺服電機(jī)快速啟動以補(bǔ)料剩余物料重量;剩余物料則根據(jù)第一級補(bǔ)輸設(shè)置參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)料,并在均料裝置作用下,均勻補(bǔ)料到料箱;當(dāng)電子秤顯示質(zhì)量達(dá)到200 kg時,電子秤將信號反饋給PLC控制系統(tǒng),PLC控制系統(tǒng)控制輸送帶和均料裝置不再轉(zhuǎn)動,停止補(bǔ)料,完成補(bǔ)料達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)的裝箱料箱后,接著完成后續(xù)的復(fù)壓、捆扎和入庫等工藝。另外一端的投料、預(yù)壓、微取料及自動稱量補(bǔ)料過程亦如上所述,此處不再重復(fù)。

        4 結(jié)論

        將達(dá)到設(shè)計要求后的自動稱量補(bǔ)料系統(tǒng)進(jìn)行安裝并投入使用后,對自動補(bǔ)料系統(tǒng)的煙箱進(jìn)行再次稱量并記錄情況。此時,現(xiàn)場補(bǔ)料勞務(wù)用工人員已從3人減至0人。通過抽檢數(shù)據(jù)測量結(jié)果得出:補(bǔ)料合格率達(dá)到了100%,較之前人工補(bǔ)料提高1.2%;補(bǔ)料平均用時4.4 s,較人工補(bǔ)料縮短11.6 s;表層水分為12.47%,明顯比之前人工補(bǔ)料時的12.20%有所提高;經(jīng)濟(jì)效益提高顯著。同時,實(shí)現(xiàn)了打包裝箱復(fù)稱補(bǔ)料的自動化,消除了操作人員復(fù)稱補(bǔ)料時的人身安全隱患,減少了補(bǔ)料用時和水分散失,提高了產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo),減少復(fù)壓造碎情況的發(fā)生。由于該設(shè)備應(yīng)用效果顯著且經(jīng)濟(jì)投入合理,可將其推廣到行業(yè)內(nèi)使用,以期產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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