鈕扣自動計量與裝袋機的研制

邱建忠

摘 要：針對我國鈕扣制造業(yè)大量存在手工計量與裝袋的現(xiàn)狀，存在著計量不準確和浪費勞動力成本的缺陷。本文所研制出鈕扣自動計量裝袋機采用多通道同時累加技術和激光精確技術實現(xiàn)了整機運行的高效、準確和穩(wěn)定，對整個鈕扣制造業(yè)發(fā)展具有一定指導意義。

關鍵詞：鈕扣包裝；自動計數(shù)；光纖傳感

中圖分類號：TS20 文獻標識碼：A

浙江省溫州市橋頭鎮(zhèn)，是中國著名的鈕扣之都。橋頭是中國鈕扣產銷基地，被譽為“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的落后，存在著計量不準確和浪費勞動力成本的缺陷。本文所研制出鈕扣自動計量裝袋機采用多通道同時累加技術和激光精確技術實現(xiàn)了整機運行的高效、準確和穩(wěn)定，對整個鈕扣制造業(yè)發(fā)展具有一定指導意義。

1 工作原理

圖1是本文所設計的鈕扣自動計量裝袋機的工作原理。假設每袋鈕扣數(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給，在通道口設有激光計數(shù)傳感器，各鈕扣分別通過傳感器進入包裝袋?？刂崎yA、B、C同時開啟，當包裝袋中的鈕扣總數(shù)量≥95粒時，控制閥B與控制閥C關閉，而控制閥A進行最后精確計數(shù)，此時振動盤與激光計數(shù)傳感器繼續(xù)進給與計數(shù)，當包裝袋中的總數(shù)量=100粒時，控制閥A關閉。滾輪在步進電機的作用下向下拉伸70mm，待拉伸完畢，進行封口和剪切，本次循環(huán)結束。

2 紙帶運動控制

紙帶運動控制在整個鈕扣自動計量裝袋機具體有重要作用，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，送料電機啟動，使紙帶垂下距離加大。當配重棒下移至S2檢測位置，光電傳感器 S2動作，說明紙帶垂下距離過大，送料電機停止運動。當配重棒位于光電傳感器S1和S2之間，則無需調整紙帶的下垂長度，送料電機保持停止運動狀態(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、光導纖維、光傳感器元件、光調制機構和信號處理器等。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)無法整機保證計數(shù)的準確性，因為當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，進而導致計數(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動，這樣就能達到逐個分開鈕扣的目的，于是我們在鈕扣通道品口增設了吹氣品口，如圖4所示。在強力氣壓的作用下，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，達到了準確計數(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)，當總鈕扣數(shù)快接近設定值時，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)向包裝袋中進行精確計數(shù)，直至總鈕扣數(shù)等于設定值。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)。

結語

鈕扣自動計量裝袋機研制成功后，投入到鈕扣生產企業(yè)進行試生產，各項功能達到了預先設計的目標。計量與裝袋效率大大提高，目前已經正式投產，經過一年多的實踐證明，系統(tǒng)運行良好，整機穩(wěn)定可靠，取得了良好的經濟效益。

參考文獻

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

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

[3]趙曉麗. 粉粒制袋-充填-封口包裝虛擬樣機設計及工藝參數(shù)的試驗研究[D]. 東北農業(yè)大學碩士學位論文，2006（06）.

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

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

[6]周銳鵬.基于INTERBUS現(xiàn)場總線的PROTOS卷接機設計[D].南京航空航天大學碩士學位論文，2004（03）.

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

摘 要：針對我國鈕扣制造業(yè)大量存在手工計量與裝袋的現(xiàn)狀，存在著計量不準確和浪費勞動力成本的缺陷。本文所研制出鈕扣自動計量裝袋機采用多通道同時累加技術和激光精確技術實現(xiàn)了整機運行的高效、準確和穩(wěn)定，對整個鈕扣制造業(yè)發(fā)展具有一定指導意義。

關鍵詞：鈕扣包裝；自動計數(shù)；光纖傳感

中圖分類號：TS20 文獻標識碼：A

浙江省溫州市橋頭鎮(zhèn)，是中國著名的鈕扣之都。橋頭是中國鈕扣產銷基地，被譽為“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的落后，存在著計量不準確和浪費勞動力成本的缺陷。本文所研制出鈕扣自動計量裝袋機采用多通道同時累加技術和激光精確技術實現(xiàn)了整機運行的高效、準確和穩(wěn)定，對整個鈕扣制造業(yè)發(fā)展具有一定指導意義。

1 工作原理

圖1是本文所設計的鈕扣自動計量裝袋機的工作原理。假設每袋鈕扣數(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給，在通道口設有激光計數(shù)傳感器，各鈕扣分別通過傳感器進入包裝袋。控制閥A、B、C同時開啟，當包裝袋中的鈕扣總數(shù)量≥95粒時，控制閥B與控制閥C關閉，而控制閥A進行最后精確計數(shù)，此時振動盤與激光計數(shù)傳感器繼續(xù)進給與計數(shù)，當包裝袋中的總數(shù)量=100粒時，控制閥A關閉。滾輪在步進電機的作用下向下拉伸70mm，待拉伸完畢，進行封口和剪切，本次循環(huán)結束。

2 紙帶運動控制

紙帶運動控制在整個鈕扣自動計量裝袋機具體有重要作用，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，送料電機啟動，使紙帶垂下距離加大。當配重棒下移至S2檢測位置，光電傳感器 S2動作，說明紙帶垂下距離過大，送料電機停止運動。當配重棒位于光電傳感器S1和S2之間，則無需調整紙帶的下垂長度，送料電機保持停止運動狀態(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、光導纖維、光傳感器元件、光調制機構和信號處理器等。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)無法整機保證計數(shù)的準確性，因為當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，進而導致計數(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動，這樣就能達到逐個分開鈕扣的目的，于是我們在鈕扣通道品口增設了吹氣品口，如圖4所示。在強力氣壓的作用下，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，達到了準確計數(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)，當總鈕扣數(shù)快接近設定值時，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)向包裝袋中進行精確計數(shù)，直至總鈕扣數(shù)等于設定值。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)。

結語

鈕扣自動計量裝袋機研制成功后，投入到鈕扣生產企業(yè)進行試生產，各項功能達到了預先設計的目標。計量與裝袋效率大大提高，目前已經正式投產，經過一年多的實踐證明，系統(tǒng)運行良好，整機穩(wěn)定可靠，取得了良好的經濟效益。

參考文獻

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

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

[3]趙曉麗. 粉粒制袋-充填-封口包裝虛擬樣機設計及工藝參數(shù)的試驗研究[D]. 東北農業(yè)大學碩士學位論文，2006（06）.

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

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

[6]周銳鵬.基于INTERBUS現(xiàn)場總線的PROTOS卷接機設計[D].南京航空航天大學碩士學位論文，2004（03）.

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

摘 要：針對我國鈕扣制造業(yè)大量存在手工計量與裝袋的現(xiàn)狀，存在著計量不準確和浪費勞動力成本的缺陷。本文所研制出鈕扣自動計量裝袋機采用多通道同時累加技術和激光精確技術實現(xiàn)了整機運行的高效、準確和穩(wěn)定，對整個鈕扣制造業(yè)發(fā)展具有一定指導意義。

關鍵詞：鈕扣包裝；自動計數(shù)；光纖傳感

中圖分類號：TS20 文獻標識碼：A

浙江省溫州市橋頭鎮(zhèn)，是中國著名的鈕扣之都。橋頭是中國鈕扣產銷基地，被譽為“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的落后，存在著計量不準確和浪費勞動力成本的缺陷。本文所研制出鈕扣自動計量裝袋機采用多通道同時累加技術和激光精確技術實現(xiàn)了整機運行的高效、準確和穩(wěn)定，對整個鈕扣制造業(yè)發(fā)展具有一定指導意義。

1 工作原理

圖1是本文所設計的鈕扣自動計量裝袋機的工作原理。假設每袋鈕扣數(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給，在通道口設有激光計數(shù)傳感器，各鈕扣分別通過傳感器進入包裝袋?？刂崎yA、B、C同時開啟，當包裝袋中的鈕扣總數(shù)量≥95粒時，控制閥B與控制閥C關閉，而控制閥A進行最后精確計數(shù)，此時振動盤與激光計數(shù)傳感器繼續(xù)進給與計數(shù)，當包裝袋中的總數(shù)量=100粒時，控制閥A關閉。滾輪在步進電機的作用下向下拉伸70mm，待拉伸完畢，進行封口和剪切，本次循環(huán)結束。

2 紙帶運動控制

紙帶運動控制在整個鈕扣自動計量裝袋機具體有重要作用，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，送料電機啟動，使紙帶垂下距離加大。當配重棒下移至S2檢測位置，光電傳感器 S2動作，說明紙帶垂下距離過大，送料電機停止運動。當配重棒位于光電傳感器S1和S2之間，則無需調整紙帶的下垂長度，送料電機保持停止運動狀態(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、光導纖維、光傳感器元件、光調制機構和信號處理器等。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)無法整機保證計數(shù)的準確性，因為當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，進而導致計數(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動，這樣就能達到逐個分開鈕扣的目的，于是我們在鈕扣通道品口增設了吹氣品口，如圖4所示。在強力氣壓的作用下，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，達到了準確計數(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)，當總鈕扣數(shù)快接近設定值時，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)向包裝袋中進行精確計數(shù)，直至總鈕扣數(shù)等于設定值。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)。

結語

鈕扣自動計量裝袋機研制成功后，投入到鈕扣生產企業(yè)進行試生產，各項功能達到了預先設計的目標。計量與裝袋效率大大提高，目前已經正式投產，經過一年多的實踐證明，系統(tǒng)運行良好，整機穩(wěn)定可靠，取得了良好的經濟效益。

參考文獻

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

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

[3]趙曉麗. 粉粒制袋-充填-封口包裝虛擬樣機設計及工藝參數(shù)的試驗研究[D]. 東北農業(yè)大學碩士學位論文，2006（06）.

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

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

[6]周銳鵬.基于INTERBUS現(xiàn)場總線的PROTOS卷接機設計[D].南京航空航天大學碩士學位論文，2004（03）.

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