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        煙草行業裝箱站龍門加取蓋裝置的設計和改進

        放大字體  縮小字體 發布日期:2020-04-07 17:02:12    瀏覽次數:16    評論:0
        導讀

        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構原理,基于SolidWorks機械仿真設計軟件設計了鉤爪、電路、氣路圖,編寫PLC控制程序,并選擇合適的元件對裝置進行了改進。有效解決了因箱蓋裂縫造成吸盤漏氣導致掉蓋的問題。測試結果表明:改進后加取蓋裝置掉蓋次數降為0次,降低了操作人員的勞動強度,提高了裝箱效率,保障了生產的連續性和穩定性。該方法可為提高裝箱站的運行效率提供技術支持。

        隨著中式卷煙特色工藝的深入開展及應用,各卷煙廠開始采用箱式儲存來支撐精細加工、分組加工和柔性生產[1]。箱式儲存工藝通過裝箱站實現自動裝箱。在裝箱過程中,煙箱首先經取蓋機取蓋,在裝箱位裝入煙葉后,經加蓋機加蓋后進入庫區儲存[2]。但由于箱蓋材質、裝置結構等原因,使加取蓋裝置在運行過程中時常出現掉蓋現象,影響了裝箱效率。近年來已有相關技術人員對加取蓋裝置進行了研究改進,徐偉民[3]等所設計的裝箱系統采用了昆船公司的MQ21型加取蓋機,主要采用吸盤吸取箱蓋;方海寧[4]等所改造的加蓋機主要用于箱蓋的糾偏,實現箱蓋與箱體的契合,但對于掉蓋問題的相關研究較少。為此,通過分析加取蓋裝置結構原理,對加取蓋裝置進行了改進,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構(1)。取蓋過程如下:當煙箱到位后,吹氣閥(9)打開,對箱蓋表面進行吹氣清潔,然后夾具升降氣缸(3)驅動加取蓋夾具(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,當檢測到系統真空度達到要求時,吸盤吸住箱蓋,夾具升降氣缸驅動夾具上升。行走機構電機(4)動作,使夾具橫移至放蓋位,夾具下降,真空發生器(5)動作,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 加取蓋夾具結構

        圖1 加取蓋裝置結構

        1.龍門架;2.行走機構;3.夾具升降氣缸;4.行走機構電機;5.多級真空發生器;6.加取蓋夾具;7.吸盤組1(真空泵);8.吸盤組2(真空發生器);9.吹氣閥

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

        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,容易造成木材開裂,出現縫隙,如圖2所示。為統計裂縫位置,抽取了20個有裂縫的箱蓋,以X軸為標準,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,會導致吸盤漏氣。如果兩組吸盤都漏氣,則會出現掉蓋。由統計結果可知,20個箱蓋中有13個箱蓋的裂縫會造成兩組吸盤漏氣,最終導致掉蓋。

        圖2 吸盤位置與箱蓋裂縫

        1.吸盤與箱蓋接觸面;2.箱蓋裂縫

        2 改進方法

        2.1 鉤爪設計

        為防止掉蓋,如圖3所示,運用SolidWorks機械仿真設計軟件設計鉤爪,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。

        圖3 鉤爪設計圖

        2.2 夾具改進

        改進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。為控制鉤爪的動作,在夾具上加裝了4個氣缸(7)、4個磁感應開關(9)、電磁閥(10),鉤爪初始狀態為張開。

        圖4 改進后的加取蓋夾具結構

        1.真空泵;2.多級真空發生器;3.吸盤組 2;4.吸盤組 1;5.鉤爪;6.加取蓋夾具;7.鉤爪氣缸;8.合頁;9.磁感應開關;10.電磁閥

        圖5 鉤爪動作流程

        2.3 PLC程序改進

        機械結構改進完成后,編寫了鉤爪動作的PLC程序,鉤爪動作流程圖如圖5所示。改進完成后的加取蓋裝置取蓋過程如下:當煙箱到位后,吹氣閥打開,對箱蓋表面進行吹氣清潔,然后夾具升降氣缸驅動加取蓋夾具下降,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,當檢測到系統真空度達到要求時,吸盤吸住箱蓋,鉤爪氣缸驅動鉤爪閉合,磁感應開關檢測到鉤爪閉合后,夾具升降氣缸驅動夾具上升。行走機構電機動作,使夾具橫移至放蓋位,夾具下降,真空發生器(5)動作,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 結論

        通過分析裝箱站龍門加取蓋裝置的結構原理,基于SolidWorks機械仿真設計軟件設計了鉤爪、電路、氣路圖,編寫PLC控制程序,并選擇合適的元件對裝置進行了改進。有效解決了因箱蓋裂縫造成吸盤漏氣導致掉蓋的問題。以20個箱蓋開裂的煙箱為對象,對改進前后加取蓋裝置的性能進行了測試,結果表明:改進后加取蓋裝置掉蓋次數降為0次,降低了操作人員的勞動強度,提高了裝箱效率,保障了生產的連續性和穩定性。該方法可在龍門加取蓋裝置上推廣應用,也可以為解決類似掉蓋問題提供借鑒。

        參考文獻:

        [1]吳興強.自動箱式儲絲系統的設計與應用[J].煙草科技,2006(6):16-19.

        [2]裝箱系統用戶手冊[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的開發與應用[J].煙草科技,2012(9):19-21.

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

        [5]濮良貴,紀明剛.機械設計[M].8版.北京:高等教育出版社,2006.

        [6]廖常初.S7-300/400PLC應用技術[M].4版.北京:機械工業出版社,2016.


         
        (文/小編)
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