裝箱站龍門加取蓋裝置的改進(jìn)

徐一鳴　溫小龍　黃國孟　李城云

摘? 要：為解決裝箱站龍門加取蓋裝置掉蓋等問題，通過分析裝箱站龍門加取蓋裝置的結(jié)構(gòu)原理，基于SolidWorks機(jī)械仿真設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)了鉤爪、電路、氣路圖，編寫PLC控制程序，并選擇合適的元件對裝置進(jìn)行了改進(jìn)。有效解決了因箱蓋裂縫造成吸盤漏氣導(dǎo)致掉蓋的問題。測試結(jié)果表明：改進(jìn)后加取蓋裝置掉蓋次數(shù)降為0次，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了裝箱效率，保障了生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。該方法可為提高裝箱站的運(yùn)行效率提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：加取蓋裝置;鉤爪;裝箱站;箱蓋

中圖分類號：TS43? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）29-0114-02

Abstract： In order to solve the case cover falling problem of the gantry add and take case cover device for packing station， by analyzing the structure principle of the gantry add and take case cover device for packing station， the falcula， circuit and air circuit diagram are designed based on SolidWorks mechanical simulation design software， the PLC control program is wrote， and the appropriate components were selected to improve the device. It effectively solves the case cover falling problem that suction cups leak due to crack on the case cover. The test results showed that the improved add and take case cover device reduces the number of case cover falling times to zero， reduces operators' labor intensity， improves the packing efficiency， and guarantees the continuity and stability of the production. This method can provide the technical support to improve the operation efficiency of the packing station.

Keywords： add and take case cover device; falcula; packing station; case cover

隨著中式卷煙特色工藝的深入開展及應(yīng)用，各卷煙廠開始采用箱式儲(chǔ)存來支撐精細(xì)加工、分組加工和柔性生產(chǎn)[1]。箱式儲(chǔ)存工藝通過裝箱站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝箱。在裝箱過程中，煙箱首先經(jīng)取蓋機(jī)取蓋，在裝箱位裝入煙葉后，經(jīng)加蓋機(jī)加蓋后進(jìn)入庫區(qū)儲(chǔ)存[2]。但由于箱蓋材質(zhì)、裝置結(jié)構(gòu)等原因，使加取蓋裝置在運(yùn)行過程中時(shí)常出現(xiàn)掉蓋現(xiàn)象，影響了裝箱效率。近年來已有相關(guān)技術(shù)人員對加取蓋裝置進(jìn)行了研究改進(jìn)，徐偉民[3]等所設(shè)計(jì)的裝箱系統(tǒng)采用了昆船公司的MQ21型加取蓋機(jī)，主要采用吸盤吸取箱蓋;方海寧[4]等所改造的加蓋機(jī)主要用于箱蓋的糾偏，實(shí)現(xiàn)箱蓋與箱體的契合，但對于掉蓋問題的相關(guān)研究較少。為此，通過分析加取蓋裝置結(jié)構(gòu)原理，對加取蓋裝置進(jìn)行了改進(jìn)，以期改善掉蓋問題，提高裝箱效率。

1 問題分析

1.1 加取蓋裝置工作原理

如圖1所示，加取蓋裝置為龍門結(jié)構(gòu)（1）。取蓋過程如下：當(dāng)煙箱到位后，吹氣閥（9）打開，對箱蓋表面進(jìn)行吹氣清潔，然后夾具升降氣缸（3）驅(qū)動(dòng)加取蓋夾具（6）下降，吸盤組1（7）和吸盤組2（8）接觸箱蓋到位后，兩組真空系開始抽真空，當(dāng)檢測到系統(tǒng)真空度達(dá)到要求時(shí)，吸盤吸住箱蓋，夾具升降氣缸驅(qū)動(dòng)夾具上升。行走機(jī)構(gòu)電機(jī)（4）動(dòng)作，使夾具橫移至放蓋位，夾具下降，真空發(fā)生器（5）動(dòng)作，破真空，吸盤釋放箱蓋后回到初始位置。加蓋過程與之相反。

1.2 加取蓋夾具結(jié)構(gòu)

加取蓋裝置夾具主要由負(fù)壓檢測開關(guān)、吸盤、吸盤彈簧桿、升降氣缸電磁閥、真空發(fā)生器、吹氣電磁閥及磁感應(yīng)開關(guān)等組成。8個(gè)吸盤有兩路負(fù)壓來源，其中一組（4個(gè)吸盤為一組）來自于真空泵，一組來自于真空發(fā)生器。因此，真空系統(tǒng)分成兩組且分別控制。即使某個(gè)吸盤或是真空系統(tǒng)發(fā)生故障，或有一組吸盤接觸的箱蓋表面有裂縫，無法建立真空時(shí)，仍能保證另一組的4個(gè)吸盤牢牢吸住箱蓋，如果兩組吸盤接觸的箱蓋表面都有裂縫，無法建立真空，則會(huì)出現(xiàn)掉蓋。

1.3 存在問題

由于煙箱箱體和箱蓋都使用橡木板制作，在溫度和濕度變化大時(shí)，容易造成木材開裂，出現(xiàn)縫隙，如圖2所示。為統(tǒng)計(jì)裂縫位置，抽取了20個(gè)有裂縫的箱蓋，以X軸為標(biāo)準(zhǔn)，記錄裂縫所在箱蓋的位置。如果裂縫位置處于25cm～50cm，80cm～105cm位置處，則裂縫就處于吸盤范圍內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致吸盤漏氣。如果兩組吸盤都漏氣，則會(huì)出現(xiàn)掉蓋。由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，20個(gè)箱蓋中有13個(gè)箱蓋的裂縫會(huì)造成兩組吸盤漏氣，最終導(dǎo)致掉蓋。

1.吸盤與箱蓋接觸面;2.箱蓋裂縫

2 改進(jìn)方法

2.1 鉤爪設(shè)計(jì)

為防止掉蓋，如圖3所示，運(yùn)用SolidWorks機(jī)械仿真設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)鉤爪，用于鉤住箱蓋。鉤爪邊緣加裝聚氨酯緩沖墊，用于減震和防滑。

2.2 夾具改進(jìn)

改進(jìn)后的夾具保持了原夾具的整體性，主要是在夾具邊緣加裝了鉤爪，如圖4所示。為控制鉤爪的動(dòng)作，在夾具上加裝了4個(gè)氣缸（7）、4個(gè)磁感應(yīng)開關(guān)（9）、電磁閥（10），鉤爪初始狀態(tài)為張開。

2.3 PLC程序改進(jìn)

機(jī)械結(jié)構(gòu)改進(jìn)完成后，編寫了鉤爪動(dòng)作的PLC程序，鉤爪動(dòng)作流程圖如圖5所示。改進(jìn)完成后的加取蓋裝置取蓋過程如下：當(dāng)煙箱到位后，吹氣閥打開，對箱蓋表面進(jìn)行吹氣清潔，然后夾具升降氣缸驅(qū)動(dòng)加取蓋夾具下降，吸盤組1和吸盤組2接觸箱蓋到位后，兩組真空系開始抽真空，當(dāng)檢測到系統(tǒng)真空度達(dá)到要求時(shí)，吸盤吸住箱蓋，鉤爪氣缸驅(qū)動(dòng)鉤爪閉合，磁感應(yīng)開關(guān)檢測到鉤爪閉合后，夾具升降氣缸驅(qū)動(dòng)夾具上升。行走機(jī)構(gòu)電機(jī)動(dòng)作，使夾具橫移至放蓋位，夾具下降，真空發(fā)生器（5）動(dòng)作，破真空，鉤爪張開、吸盤釋放箱蓋后回到初始位置。加蓋過程與之相反。

3 結(jié)論

通過分析裝箱站龍門加取蓋裝置的結(jié)構(gòu)原理，基于SolidWorks機(jī)械仿真設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)了鉤爪、電路、氣路圖，編寫PLC控制程序，并選擇合適的元件對裝置進(jìn)行了改進(jìn)。有效解決了因箱蓋裂縫造成吸盤漏氣導(dǎo)致掉蓋的問題。以20個(gè)箱蓋開裂的煙箱為對象，對改進(jìn)前后加取蓋裝置的性能進(jìn)行了測試，結(jié)果表明：改進(jìn)后加取蓋裝置掉蓋次數(shù)降為0次，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了裝箱效率，保障了生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。該方法可在龍門加取蓋裝置上推廣應(yīng)用，也可以為解決類似掉蓋問題提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳興強(qiáng).自動(dòng)箱式儲(chǔ)絲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].煙草科技，2006（6）：16-19.

[2]裝箱系統(tǒng)用戶手冊[Z].昆明豪原特自控有限公司，2012.

[3]徐偉民，金偉，董勁.膨脹煙絲兩用裝箱系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].煙草科技，2012（9）：19-21.

[4]方海寧，孫晉葉，沈俊儒.XGJ型加蓋機(jī)的升級改造[J].輕工科技，2018，34（1）：49-50.

[5]濮良貴，紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].8版.北京：高等教育出版社，2006.

[6]廖常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.