肖燕軍,劉 勇

(江西晶昊鹽化有限公司，江西樟樹(shù) 331200)

江西晶昊鹽化有限公司小蘇打裝置于2020年10月建成投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)一次性開(kāi)車(chē)成功。2020年11月通過(guò)72 h達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)考核，產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)能，目前日產(chǎn)量已突破200 t。小蘇打裝置原設(shè)計(jì)采用的是半自動(dòng)包裝機(jī)，考慮到節(jié)省人工成本，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，我們最終采用了經(jīng)過(guò)廠家多次改進(jìn)，目前較為先進(jìn)的ZDB-II型自動(dòng)定量包裝機(jī)。

1 ZDB-II型全自動(dòng)包裝機(jī)生產(chǎn)線簡(jiǎn)介

全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線主要包括自動(dòng)供袋機(jī)、自動(dòng)套袋機(jī)、全自動(dòng)定量包裝機(jī)、抱袋縫包機(jī)、皮帶輸送機(jī)、自動(dòng)噴碼機(jī)、復(fù)檢機(jī)、機(jī)械手碼垛機(jī)等，其工藝流程如下：自動(dòng)供袋—自動(dòng)上袋—自動(dòng)定量包裝—自動(dòng)折邊縫包—倒袋輸送 —皮帶輸送—爬坡輸送 —重量復(fù)檢—剔除—垛盤(pán)輸送—機(jī)械手碼垛—滿垛輸送—帶托盤(pán)入庫(kù)。

2 ZDB-II型全自動(dòng)包裝機(jī)主要特點(diǎn)

ZDB-II型自動(dòng)定量包裝機(jī)是新一代“高精度，高速度，經(jīng)久耐用，故障率極低”的新型全自動(dòng)定量包裝機(jī)。其顯著特點(diǎn)如下：

1)簡(jiǎn)單實(shí)用，故障率低：完成同樣的事情采用的機(jī)械結(jié)構(gòu)及動(dòng)作相對(duì)簡(jiǎn)單，特別是在高腐蝕場(chǎng)合，故障率大幅降低，維修量是同類仿進(jìn)口產(chǎn)品的五分之一。

2)套袋成功率高：自動(dòng)套袋采用長(zhǎng)短干結(jié)構(gòu)及硬質(zhì)合金吸頭，機(jī)械結(jié)構(gòu)重量大大減輕，套袋成功率及效率得到提高，對(duì)袋子無(wú)特殊要求，不覆膜也能自動(dòng)套袋，硬質(zhì)合金吸頭大幅提高了吸頭使用壽命。

3)包裝過(guò)程粉塵較小，采用撥袋除塵裝置，巧妙的將袋口撥袋整形與除塵結(jié)合在一起，除塵效果非常好。

4)包裝速度快：由于采用電動(dòng)執(zhí)行器給料關(guān)斷機(jī)構(gòu)，不但功率小、節(jié)能(是螺旋秤功率的三分之一)，而且關(guān)斷迅速準(zhǔn)確，從套袋、定量稱量到抱袋縫包，各部分設(shè)備進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了較高的包裝速度，單秤可達(dá)到8～10包/min。

5)計(jì)量精度準(zhǔn)確：包裝機(jī)為一機(jī)一秤結(jié)構(gòu)方式，它采用了先進(jìn)的稱量控制系統(tǒng)和科學(xué)的物流過(guò)程控制，利用高速采樣，預(yù)設(shè)時(shí)間定位、料袋接口的流通面積和體積尺寸優(yōu)化等功能措施，使其稱重速度既快速又準(zhǔn)確。

6)設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)：采用伺服抱袋折邊縫包機(jī)構(gòu)，達(dá)到了在包裝過(guò)程中物料袋始終站立不倒的效果，具有準(zhǔn)確移位、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)需減震機(jī)構(gòu)等特點(diǎn)，解決了以前在自動(dòng)包裝過(guò)程中，粉狀物料內(nèi)含有大量氣體時(shí)容易倒袋問(wèn)題。伺服抱袋動(dòng)作迅速柔和，運(yùn)行平穩(wěn)。

3 ZDB-II型全自動(dòng)包裝機(jī)主要參數(shù)

生產(chǎn)能力：?jiǎn)翁锥堪b機(jī)400～600包/h

單包重量：25 kg/bags、50 kg/bags分段定制

稱重精度：±0.1 kg/bag(2σ)

碼垛能力：1200～1400 bags/h

托盤(pán)尺寸：2100×1500×240 mm

設(shè)備材質(zhì)：與物料接觸部分316 L不銹鋼，其余部分采用304不銹鋼制作

除塵系統(tǒng)：風(fēng)量3 966 m3/h

電機(jī)功率：3 kW

壓縮空氣：0.5～0.6 MPa，20 m3/h

4 包裝生產(chǎn)線主要設(shè)備介紹

4.1 自動(dòng)供袋機(jī)

有預(yù)置工位和取袋工位，可在預(yù)置工位放置約50條包裝袋，待取袋工位的包裝袋用完時(shí)，預(yù)置工位的包裝袋自動(dòng)轉(zhuǎn)移至取袋工位，這樣既保證了包裝機(jī)連續(xù)工作，又給操作人員留出了添加包裝袋的時(shí)間。

4.2 自動(dòng)套袋機(jī)

采用的自動(dòng)套袋機(jī)，相比其他套袋機(jī)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)由于采用長(zhǎng)、短吸桿加吸頭代替原來(lái)多工位或包裝機(jī)械手，使上袋機(jī)構(gòu)重量大大減輕，只有包裝機(jī)械手重量的十分之一，套袋效率大大提高，節(jié)省了能源和制造成本。

2)部件不需維修。由于長(zhǎng)、短桿和吸頭造價(jià)低廉，使用3～5年后根據(jù)情況作出處理，能夠?qū)崿F(xiàn)局部零部件更換的效果，使用中不需維護(hù)保養(yǎng)，根據(jù)裝的物料性質(zhì)的不同，可以很方便的更換成耐腐蝕材料，如原普通鋼管換成特殊材料制成的不銹鋼管、鈦管或工程塑料管等管材，使這種上袋——轉(zhuǎn)動(dòng)套袋很容易在環(huán)境比較差的物料上實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)包裝，解決了以前包裝機(jī)械手和吸頭材料不耐腐、使用壽命短、常常更換零部件、不便維修的缺點(diǎn)。

3)由于長(zhǎng)、短吸桿重量輕，長(zhǎng)、短吸桿加長(zhǎng)后，更方便由下向上轉(zhuǎn)動(dòng)90°來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)套袋，進(jìn)一步提高了效率。同時(shí)對(duì)于腐蝕性強(qiáng)的物料，長(zhǎng)短吸桿的加長(zhǎng)，使整體的套袋機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)離了包裝現(xiàn)場(chǎng)，也就是遠(yuǎn)離了腐蝕源，所以這種自動(dòng)套袋裝置也可以長(zhǎng)周期穩(wěn)定的運(yùn)行在環(huán)境較差的物料上。

4)套袋動(dòng)作簡(jiǎn)潔運(yùn)行效率高，每小時(shí)套袋速度可達(dá)1 500次，而且料袋與吸頭不易滑脫，上袋的成功率提高到99.9%。

8)吸頭是硬質(zhì)材料制作的，比橡膠吸頭要耐磨損，大大提高了使用壽命；打破了以前認(rèn)為吸頭(或稱作吸盤(pán))要用橡膠等軟質(zhì)材料制作的慣例。

上袋能力：1 200袋/h

4.3 自動(dòng)定量包裝機(jī)

采用斗式雙秤定量稱量，稱量斗懸掛在四個(gè)稱重傳感器組成的支架上，料倉(cāng)的物料通過(guò)軟連接進(jìn)入給料裝置，通過(guò)給料裝置攪拌使物料均勻通過(guò)，減少給料過(guò)程的沖擊，給料裝置下端有一個(gè)由執(zhí)行器控制的插板閥，當(dāng)插板閥打開(kāi)時(shí)物料送達(dá)定量稱量斗，由電子秤定量稱量，為了使稱量快而準(zhǔn)確，按插板閥開(kāi)度的大小變化將給料分為：快給料、中給料、慢給料，稱重電腦設(shè)定了包裝定量值、中給料控制值、慢給料控制值、超差報(bào)警值，當(dāng)快給料達(dá)到中給料、慢給料值時(shí)，稱重電腦發(fā)出相應(yīng)控制信號(hào)，下料執(zhí)行器關(guān)閉一部分給插板閥，達(dá)到中給料、慢給料目的，當(dāng)稱量達(dá)到定量值時(shí)，稱重電腦發(fā)出信號(hào)，下料執(zhí)行器關(guān)閉插板閥，并給出稱量完成信號(hào)。

落料斗下部設(shè)置有帶料門(mén)的二級(jí)料斗，稱量斗內(nèi)的物料先放到二級(jí)料斗中，由二級(jí)料斗放入包裝袋中，目的主要是降低落料高度差，減少對(duì)包裝袋的沖擊及包裝過(guò)程中的粉塵。

整個(gè)工作過(guò)程有控制系統(tǒng)程序控制，當(dāng)稱量完成，物料由稱量斗放入二級(jí)料倉(cāng)，當(dāng)稱重電腦值為零時(shí)，說(shuō)明物料已下完，稱量斗料門(mén)關(guān)閉并開(kāi)始下一次稱量，此時(shí)當(dāng)設(shè)備檢測(cè)到自動(dòng)上袋完成信號(hào)，二級(jí)料斗料門(mén)打開(kāi)，物料瞬間進(jìn)入包裝袋，按參數(shù)設(shè)定延時(shí)N秒，二級(jí)料斗料門(mén)關(guān)閉，夾袋電磁夾自動(dòng)打開(kāi)，定量包裝完成。當(dāng)二級(jí)料倉(cāng)料門(mén)關(guān)閉后并接到稱量完成信號(hào)，稱量斗再次向二級(jí)料倉(cāng)放料，以此循環(huán)連續(xù)包裝。(二級(jí)料倉(cāng)有無(wú)物料完全由程序記憶完成。)

定量稱量范圍：25 kg、50 kg，分段定制

包裝速度：400～600包/h

4.4 伺服抱袋縫包機(jī)

抱袋縫包機(jī)主要由包裝袋拍打機(jī)構(gòu)、折邊機(jī)、縫包機(jī)、抱袋輸送機(jī)等幾部分組成，實(shí)現(xiàn)裝好物料的包裝袋折邊、縫包、輸送的功能。伺服抱袋折邊縫包機(jī)構(gòu)，達(dá)到了在包裝過(guò)程中物料袋始終站立不倒的效果，具有準(zhǔn)確移位、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需減震機(jī)構(gòu)，無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)和安裝使用方便的特點(diǎn)，解決了在自動(dòng)包裝過(guò)程中，粉狀物料內(nèi)含有大量氣體時(shí)容易倒袋的問(wèn)題。同時(shí)由于料袋不倒包，抱袋行程短，伺服抱袋動(dòng)作迅速柔和，因此運(yùn)行平穩(wěn)可靠。

折邊機(jī)構(gòu)將料袋口折邊送入縫口機(jī)，縫紉時(shí)通過(guò)光電傳感器檢測(cè)，可在任意位置啟動(dòng)或停止，含自動(dòng)斷線檢測(cè)功能。

最大縫紉速度：0.4725 m/s

最大縫紉進(jìn)給量：10.5 mm

縫合率：>99.5%

電機(jī)功率：0.25+0.75 kW

縫口高度：800～1 400 mm

輸送速度：0.19 m/s

4.5 折邊機(jī)

ZDB-II型全自動(dòng)包裝機(jī)配套的折邊機(jī)是專為伺服抱袋縫包機(jī)設(shè)計(jì)的，與傳統(tǒng)使用的折邊機(jī)工作過(guò)程不同，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)折邊機(jī)構(gòu)主要由折邊翻板、折邊襯板、折邊護(hù)板、翻板氣缸、張開(kāi)氣缸組成，取消了傳統(tǒng)折邊機(jī)的夾帶輸送機(jī)構(gòu)，包裝袋前行依靠伺服抱袋縫包機(jī)抱袋夾桿帶動(dòng)，張開(kāi)氣缸帶動(dòng)折邊護(hù)板的一邊橫向移動(dòng)50 mm，折邊襯板和折邊護(hù)板間隙張大和合攏縮回到固定間隙動(dòng)作，當(dāng)折邊襯板和折邊護(hù)板間隙張大時(shí)，物料袋上口在折邊機(jī)內(nèi)無(wú)阻力快進(jìn)入3/4處變?yōu)榭p包速度行進(jìn)，同時(shí)折邊襯板和折邊護(hù)板間隙合攏縮回到固定間隙，翻板氣缸動(dòng)作帶動(dòng)折邊翻板將包裝袋折邊。折邊機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，易損件少，故障低的特點(diǎn)。

2)由于取消了傳統(tǒng)折邊機(jī)的夾帶輸送機(jī)構(gòu)，使得夾帶桿上需留用于折邊的料袋較短，在不改變物料重量前提下，有效減少了折邊所需料袋長(zhǎng)度，減少了生產(chǎn)成本，適用于各種材質(zhì)的編織袋、紙袋及復(fù)合袋的自動(dòng)包裝折邊。

3)折邊機(jī)構(gòu)采用張開(kāi)氣缸將折邊襯板和折邊護(hù)板間隙張大，故袋子在前行過(guò)程中阻力較小不易堵袋，可以較高的速度前行，這種方式折邊不僅適合普通物料袋，更加適用于較軟的物料袋。

4)本折邊機(jī)與傳統(tǒng)折邊機(jī)比較，折邊更平整，不易堵袋褶皺，邊沿整齊。

4.6 機(jī)器人碼垛單元

采用機(jī)器人自動(dòng)碼垛系統(tǒng)，兩條生產(chǎn)線共用一臺(tái)機(jī)械手碼垛。機(jī)械手采用日本川崎品牌，PLC自動(dòng)控制。

碼垛能力：1 000～1 200袋/h

5 ZDB-II型全自動(dòng)定量包裝機(jī)試運(yùn)行主要問(wèn)題及改進(jìn)

5.1 改進(jìn)防疊包裝置

由于小蘇打小袋全自動(dòng)包裝線為2臺(tái)包裝機(jī)對(duì)應(yīng)1條碼垛線，包裝袋分別通過(guò)直線輸送帶和彎道輸送帶匯合到碼垛輸送線上，在調(diào)試階段偶爾出現(xiàn)疊包現(xiàn)象，影響了包裝袋的正常輸送。

改進(jìn)防疊包裝置，將紅外探測(cè)點(diǎn)距離進(jìn)行了調(diào)整，并增設(shè)了2個(gè)預(yù)警光電開(kāi)關(guān)，使有包無(wú)包感應(yīng)更加可靠；同時(shí)還調(diào)整了防疊包程序參數(shù)，通過(guò)改進(jìn)很好解決了包裝袋匯合處疊包問(wèn)題。

5.2 噴碼機(jī)噴頭跟隨機(jī)構(gòu)

包裝機(jī)在傳送帶處安裝有包裝袋噴碼機(jī)，因噴碼機(jī)噴頭緊鄰傳送帶且包裝袋處于剛經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輪調(diào)整段，所以調(diào)試階段包裝袋經(jīng)常出現(xiàn)掛(刮)噴碼機(jī)噴頭，無(wú)法正常噴印生產(chǎn)日期現(xiàn)象。

制作噴碼機(jī)安裝在傳送帶擋板外側(cè)隨包裝袋運(yùn)行噴字方式的噴頭跟隨機(jī)構(gòu)，并重新調(diào)整了包裝袋導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的定位，有效地防止了包裝袋掛(刮)噴頭問(wèn)題。

5.3 折邊夾桿加裝硬質(zhì)硅膠

包裝機(jī)抱袋折邊夾桿原為金屬面對(duì)夾式夾桿，在工作過(guò)程中因運(yùn)行速度快、對(duì)夾力大、包裝袋較薄、金屬硬面碰撞等原因，時(shí)有將包裝袋夾損情況出現(xiàn)。

將夾桿對(duì)夾面加裝了硬質(zhì)硅膠進(jìn)行緩沖，從而解決作過(guò)程中夾桿將包裝袋夾損問(wèn)題。

5.4 改進(jìn)倒包器以滿足多種規(guī)格包裝袋

原包裝機(jī)倒包器用于25 kg包裝袋的推送時(shí)使用良好，但用于50 kg包裝袋的推送時(shí)如不進(jìn)行調(diào)整則會(huì)因包裝袋中心位置上移，導(dǎo)致包裝袋無(wú)法正常推送出現(xiàn)卡包現(xiàn)象，每次進(jìn)行包裝重量調(diào)整時(shí)都要進(jìn)行倒包器的重新改動(dòng)調(diào)試，較為繁瑣。

將倒包器改制成雙層推面結(jié)構(gòu)，同時(shí)將推包探測(cè)頭位置進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整后，目前各種規(guī)格的包裝袋在不調(diào)整倒包器的狀態(tài)下都能滿足倒包需要。

5.5 升級(jí)稱量控制器方便清零操作

由于小蘇打產(chǎn)品為粉狀物料，所以包裝過(guò)程中因物料流動(dòng)性差、物料密度不均等原因，包裝稱量經(jīng)常出現(xiàn)重量微偏差，偏差積累到一定量后需進(jìn)行清零糾偏操作。手動(dòng)清零操作較為繁瑣費(fèi)。

將原使用的Ⅱ型稱量控制器升級(jí)到Ⅴ型稱量控制器，現(xiàn)在只需在現(xiàn)場(chǎng)將包裝稱控制鈕關(guān)閉后再打開(kāi)，就可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)清零操作，方便實(shí)用。

5.6 包裝稱重過(guò)程中物料滿袋或下料口漏料

由于氣缸推力不足致使料倉(cāng)倉(cāng)門(mén)關(guān)閉動(dòng)作緩慢造成漏料或包裝量超重，更換了節(jié)流閥并重新調(diào)整了氣缸進(jìn)氣量后，徹底解決了這一問(wèn)題。

5.7 揀重秤輸送皮帶電機(jī)因卡包積壓致使電機(jī)線圈燒壞

揀重秤連續(xù)快速推下的重量不合格產(chǎn)品量過(guò)多堵住了推包口，造成物料堆積皮帶無(wú)法運(yùn)行燒壞電機(jī)線圈的，及時(shí)進(jìn)行包裝稱重清零和清理不合格物料保證推包口空間，有效地減少了了同樣情況的發(fā)生。產(chǎn)品運(yùn)輸彎道急轉(zhuǎn)走道，在連續(xù)跟包時(shí)易發(fā)生頂撞偏斜并擠偏導(dǎo)向板現(xiàn)象，另外皮帶輸送電機(jī)功率偏小和過(guò)載保護(hù)設(shè)置過(guò)大也是導(dǎo)致電機(jī)線圈燒壞的關(guān)鍵因素。經(jīng)過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)彎處導(dǎo)向板的調(diào)整、皮帶電機(jī)的加大功率和電機(jī)過(guò)載保護(hù)的重新設(shè)置，解決了這一問(wèn)題。

5.8 調(diào)整供袋機(jī)構(gòu)推送桿與抱袋侍服機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間

供袋機(jī)構(gòu)推送桿與抱袋侍服機(jī)構(gòu)時(shí)有碰撞，導(dǎo)致供袋機(jī)構(gòu)推送桿彎曲變形無(wú)法正常使用。

供袋機(jī)構(gòu)推送桿與抱袋侍服機(jī)構(gòu)同步間隔時(shí)間較小，當(dāng)壓縮空壓力波動(dòng)或氣體過(guò)濾器濾芯堵塞時(shí)，供袋機(jī)構(gòu)推送桿速度變慢就會(huì)與抱袋機(jī)構(gòu)相碰撞。通過(guò)調(diào)整兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作間隔，同時(shí)及時(shí)清理過(guò)濾器濾芯保證壓縮空氣壓力，消除了這一問(wèn)題。

6 目前存在的問(wèn)題

1)由于小蘇打生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品的堆積密度會(huì)發(fā)生一些變化，如果堆積密度小到一定程度包裝時(shí)會(huì)出現(xiàn)滿袋現(xiàn)象，為了保證折邊正常進(jìn)行，包裝袋拍打機(jī)構(gòu)需不停拍打排除物料中的空氣，嚴(yán)重影響包裝速度。

2)供袋機(jī)構(gòu)負(fù)壓吸管因直接吸取現(xiàn)場(chǎng)包裝袋，所以會(huì)抽入部分現(xiàn)場(chǎng)粉塵，濾清器需經(jīng)常進(jìn)行清理，影響包裝正常進(jìn)行，需進(jìn)一步改進(jìn)。

3)包裝系統(tǒng)的稱重傳感器作為精密儀表暴露在空氣中，易粘附粉塵導(dǎo)致稱重偏差，需經(jīng)常進(jìn)行吹掃清理，下一步考慮加裝除塵裝置減少粉塵。

4)包裝系統(tǒng)配備的噴碼機(jī)(VIDEOJET-1201)由于連續(xù)生產(chǎn),稀釋劑的使用量較大，經(jīng)常出現(xiàn)因稀釋劑使用完檢查發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，致使包裝袋噴碼不清晰或無(wú)噴碼故障，下一步考慮加裝報(bào)警裝置，提前發(fā)現(xiàn)并消除噴碼機(jī)故障。

另外，生產(chǎn)操作過(guò)程中，需加強(qiáng)操作人員操作技能、維護(hù)保養(yǎng)的培訓(xùn)以及提高檢修人員故障排除能力，切實(shí)做好全自動(dòng)包裝機(jī)的定期維護(hù)、日常保養(yǎng)、預(yù)見(jiàn)性檢修等工作，以實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)長(zhǎng)周期穩(wěn)定使用。