煙花外裝潢紙裹包機(jī)設(shè)計(jì)

劉方++吳吉平++孫曉++陳維克

摘 要：針對(duì)目前市場(chǎng)上煙花裹包機(jī)還未實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了煙花外裝潢紙裹包機(jī)。所設(shè)計(jì)的裹包機(jī)由煙花輸送部分、驅(qū)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的工作原理，采用機(jī)電氣相結(jié)合驅(qū)動(dòng)裹包機(jī)工作，選用三菱 FX 系列PLC實(shí)現(xiàn)裹包機(jī)工作過(guò)程的控制。本設(shè)計(jì)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(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：煙花；裹包機(jī)；控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TB482.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(xiàng)、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(shí)存在安全隱患，因此設(shè)計(jì)一種能完成供紙、裁切、刷膠、引標(biāo)、裹包全過(guò)程的自動(dòng)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(jì)一種煙花外裝潢紙裹包機(jī)，以實(shí)現(xiàn)煙花裹包工藝的自動(dòng)化。

1 總體設(shè)計(jì)

煙花外裝潢紙裹包機(jī)是一個(gè)涉及多個(gè)專業(yè)的復(fù)雜機(jī)械控制裝置，其設(shè)計(jì)方案合理與否，將直接影響所設(shè)計(jì)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(lái)進(jìn)行完成。基于此，設(shè)計(jì)的煙花外裝潢紙裹包機(jī)的組成包括四個(gè)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(dòng)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(jì)

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(dòng)刀與固定刀配合實(shí)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(guò)程中特定距離的銅版紙被色標(biāo)傳感器檢測(cè)到，從而經(jīng)過(guò)裁紙部分輸出規(guī)定長(zhǎng)度的銅版紙，而后供膠裝置通過(guò)氣壓原理將膠水壓入涂膠輥，涂膠輥在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)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(duì)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(zhǎng)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(dòng)。裹包部分是整個(gè)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(guò)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(guò)牽引導(dǎo)軌將位置a裹包，經(jīng)過(guò)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(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

拉紙輥、輸紙輥、涂膠輥都是有一套傳動(dòng)系統(tǒng)控制，采用鏈傳動(dòng)能保證銅版紙不會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)速不同而被拉斷。電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪，從而帶動(dòng)拉紙鏈輪、輸紙鏈輪和涂膠鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而銅版紙依次經(jīng)過(guò)拉紙輥、輸紙輥和涂膠輥。裹包機(jī)輸紙傳動(dòng)示意圖如圖4所示。

4 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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

由圖5可知，裹包機(jī)的整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)就是要對(duì)下折邊氣缸、上折邊氣缸和供膠裝置的動(dòng)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(gè)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(dòng)方向，供膠裝置的動(dòng)作由二位二通電磁閥控制。

5 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)中各執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)通過(guò)色標(biāo)傳感器和工件位置傳感器向PLC控制器發(fā)出信號(hào)，PLC 控制器收到信號(hào)后控制電磁鐵、電機(jī)和氣缸的每一步動(dòng)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(shí)際輸入和輸出分配點(diǎn)數(shù)，選擇三菱FX系列FX2N-32MR的 PLC，按照工藝流程要求，對(duì)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(gè)工藝流程的順序，設(shè)計(jì)了由PLC、傳感器、氣動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)、氣動(dòng)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(dòng)化。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡旭明.基于全自動(dòng)包裝機(jī)PLC的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2012（7）：31-34，128.

[2]李光，樊明. 一種新型蜂窩紙板包邊工藝及其制品緩沖性能研究[J].裹包學(xué)報(bào)，2015，7（3）：40-45.

[3]胡威林，吳吉平，孫曉，袁軍，吳上.全自動(dòng)彩珠筒外裝潢紙裹包機(jī)的設(shè)計(jì)[J].裹包學(xué)報(bào)，2015，7（3）：36-39.

[4]李凌，呼詠，梁寧，苗峰，喻虎，呼延宜人.自動(dòng)試管裹包機(jī)的設(shè)計(jì)與研究[J].包裝工程，2014，35（9）：85-88.

[5]吳斌，李威，周麗娟，史慧芳.全氣控技術(shù)在鞭炮自動(dòng)裝藥機(jī)中的應(yīng)用[J].兵工自動(dòng)化，2011，30（5）：92-93.

[6]尚欣，劉晶.基于TRIZ的卷筒紙包裝機(jī)折邊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].包裝工程，2011（7）：76-79.

[7]楊綺云，李為濤.裹包機(jī)供標(biāo)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].包裝工程，2006，27（5）：45-47.

[8]謝友寶，歐陽(yáng)丞.煙花爆竹自動(dòng)貼紙機(jī)的研究[J].機(jī)械工程師，2013（10）：19-20.

〔編輯：劉曉芳〕