引言

本次改進(jìn)的HSZ-120P自動(dòng)裝盒機(jī)是由山東某機(jī)械制造有限公司研發(fā)生產(chǎn)的國產(chǎn)包裝機(jī),其設(shè)計(jì)生產(chǎn)速度為40～220盒/min。該機(jī)使用主機(jī)變頻調(diào)速,采用PLC控制系統(tǒng)和人機(jī)界面操作,自動(dòng)顯示裝盒速度及產(chǎn)量計(jì)數(shù),具有手動(dòng)、自動(dòng)選擇功能。設(shè)備在規(guī)定范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)多規(guī)格裝盒,并同步完成批號(hào)打印,也可同步完成1～4折說明書自動(dòng)折疊。同時(shí),該設(shè)備設(shè)有自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),定位停機(jī),具有對(duì)不合格品自動(dòng)剔除功能。設(shè)備前端可與貼標(biāo)機(jī)、泡罩機(jī)等連線生產(chǎn),后端可與三維包裝機(jī)、熱收縮機(jī)等連線生產(chǎn),也可獨(dú)立使用。

1設(shè)備原理

自動(dòng)裝盒機(jī)的運(yùn)行原理適合基本的產(chǎn)品進(jìn)給系統(tǒng),自動(dòng)裝盒機(jī)進(jìn)料一般分為3個(gè)入口:說明書入口、藥板入口和機(jī)包紙盒入口。設(shè)備運(yùn)行過程中,利用凸輪傳動(dòng)系統(tǒng)使進(jìn)藥板、折疊說明書、進(jìn)紙盒三大給料系統(tǒng)同步運(yùn)作,以藥板工位為控制基礎(chǔ),利用真空吸取原理同步補(bǔ)充說明書、紙盒的供給。

（1）利用同步輸送帶藥板料倉傳送藥板至藥板推料導(dǎo)盒卡倉,同時(shí)在輸送藥板過程中利用光纖放大器檢測(cè)藥板的工位序號(hào)。

（2）說明書折疊機(jī)構(gòu)得到藥板信號(hào)源后,由兩個(gè)真空吸頭反向從書架上吸取一張說明書,后經(jīng)折書機(jī)構(gòu)折疊后,由輸送帶送到說明書入口處。

（3）紙盒進(jìn)料系統(tǒng)得藥板信號(hào)源后,利用真空反向吸取進(jìn)料紙盒倉最底下的紙盒,利用一個(gè)小連桿預(yù)開盒裝置,在紙盒側(cè)推、壓,打開盒子。

（4）推料導(dǎo)盒卡倉后面推料桿在凸輪傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中往復(fù)進(jìn)行推藥板、說明書進(jìn)盒裝填。

（5）裝填好的紙盒在送盒板的移動(dòng)過程中逐步進(jìn)行紙盒前后部分的折舌、插舌工序,最后完成合封盒的動(dòng)作。

從機(jī)包紙盒進(jìn)料到最后包裝成型的整個(gè)過程大致可以分成4個(gè)階段:下盒、打開、裝填、合蓋。下盒動(dòng)作通常是由一個(gè)吸盤從紙盒進(jìn)料口吸取一個(gè)紙盒,下行到裝盒的主線上,由一個(gè)導(dǎo)軌卡位將紙盒固定并用一個(gè)推板打開紙盒,同時(shí)會(huì)有兩個(gè)可向前移動(dòng)的卡位從下面升起,從前后方向卡住紙盒的側(cè)面,使盒子打開成直角并前移到裝填區(qū)域。在裝填區(qū)域填裝后,機(jī)器的機(jī)構(gòu)會(huì)將耳朵折進(jìn)左右導(dǎo)軌中,然后再進(jìn)行合蓋動(dòng)作。

裝盒機(jī)工藝流程圖如圖1所示。

圖1裝盒機(jī)工藝流程圖

2改進(jìn)方案提出背景

在設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過程中,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)常會(huì)由于紙盒粘連、真空不足等非正常情況出現(xiàn)吸盒機(jī)構(gòu)吸取不了盒子或吸下后打不開、粘連重盒的情況,造成藥包、說明書同時(shí)直接被推入到機(jī)器裝填導(dǎo)軌卡位中,造成藥包、說明書損壞,沒法再回收,造成浪費(fèi),嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成機(jī)器部件變形損壞。工人操作過程中經(jīng)常需要停機(jī)處理誤推進(jìn)導(dǎo)軌卡位的藥包,同時(shí)藥包誤推進(jìn)導(dǎo)軌卡位后折盒移動(dòng)推軌會(huì)碰撞藥品使得藥包損壞,嚴(yán)重時(shí)折盒移動(dòng)推軌會(huì)因碰撞而發(fā)生變形,造成其經(jīng)常需要維修人工調(diào)整,耗費(fèi)工時(shí)及材料成本。

造成該故障的主要原因是機(jī)器運(yùn)行過程中以藥板為信號(hào)控制源,沒有對(duì)盒子吸不下來或吸下后打不開的情況進(jìn)行預(yù)估。為節(jié)約生產(chǎn)過程中的直接生產(chǎn)成本,減少工時(shí)浪費(fèi),延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命,增加光纖、PLC程序控制主電機(jī)運(yùn)行條件,當(dāng)發(fā)生紙盒吸不下來或打不開(即檢測(cè)不到盒子）的情況時(shí),通過增加PLC控制程序控制主電機(jī)停止運(yùn)行,并在人機(jī)界面中顯示"紙盒故障",提示操作人員對(duì)其進(jìn)行處理,以降低產(chǎn)品損耗,實(shí)現(xiàn)節(jié)約生產(chǎn)成本的目的。

因此,考慮在原控制系統(tǒng)中增加一個(gè)光纖放大器來檢測(cè)盒子的情況,將光纖放大器安裝在紙盒完全打開后的位置上進(jìn)行檢測(cè),并增加光纖放大器檢盒報(bào)警程序,在原PLC程序中的主機(jī)自動(dòng)停機(jī)條件中加入缺盒報(bào)警開關(guān),以實(shí)現(xiàn)盒子吸不下或吸下打不開(檢測(cè)不到盒子）后自動(dòng)停機(jī)的功能。

3改進(jìn)方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括3個(gè)部分:信號(hào)檢測(cè)部分、程序部分和執(zhí)行停機(jī)部分。

3.1信號(hào)檢測(cè)部分設(shè)計(jì)

當(dāng)安裝在同步輸送帶上的物料檢測(cè)電眼檢測(cè)到輸送帶上有物料通過時(shí),吸紙盒、吸說明書的真空電磁閥打開,設(shè)備開始吸紙盒、吸說明書。設(shè)備繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),當(dāng)盒子下行到物料裝填盒的主線工位上時(shí)(檢盒位置）,壓盒板正好把盒子壓平,這時(shí)在此工位上新增光纖放大器,新增光纖放大器應(yīng)檢測(cè)到紙盒是否打開,檢測(cè)開關(guān)的燈亮,機(jī)臺(tái)傳動(dòng)箱下面凸輪高位定位停機(jī)的檢測(cè)器同步進(jìn)行檢測(cè),保證紙盒檢測(cè)與高位停機(jī)檢測(cè)信號(hào)的同步一致,并將檢測(cè)信號(hào)傳遞到PLC中寄存,作為主電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行的條件。檢測(cè)過程如圖2所示。

圖2檢測(cè)過程圖

3.2程序部分設(shè)計(jì)

在PLC輸入前端增加紙盒檢測(cè)輸入,并修改主機(jī)運(yùn)行條件:當(dāng)光纖放大器檢測(cè)到有盒子時(shí),設(shè)備主機(jī)應(yīng)能繼續(xù)執(zhí)行運(yùn)行:當(dāng)光纖放大器檢測(cè)不到盒子時(shí),說明盒子沒有被吸下來或吸下后沒有打開(即檢測(cè)不到盒子）,主電機(jī)應(yīng)能自動(dòng)停止運(yùn)行并報(bào)警提示,如圖3、圖4所示。

3.3執(zhí)行停機(jī)部分設(shè)計(jì)

如圖5所示,增加檢盒功能,當(dāng)光纖放大器檢測(cè)到盒時(shí)開關(guān)K4燈亮,主機(jī)定位停機(jī)K2對(duì)K4進(jìn)行檢測(cè),當(dāng)送盒板往右運(yùn)行時(shí),K2燈熄滅,設(shè)備主機(jī)正常運(yùn)行:當(dāng)K4檢測(cè)到缺盒時(shí),定位停機(jī)K2對(duì)K4進(jìn)行檢測(cè),得到停機(jī)信號(hào)并自動(dòng)停機(jī),利用設(shè)備本身每次停機(jī)都是凸輪高位的控制使得物料導(dǎo)入倉后面推料桿停止往復(fù)運(yùn)行,不再向裝填盒工位推物料。設(shè)備自動(dòng)停機(jī)后,需等操作人員清走待裝盒物料后才能再次啟動(dòng)開機(jī)。

4方案前后對(duì)比

原設(shè)備PLC控制流程為:當(dāng)物料轉(zhuǎn)盤上的"料高、料低"照料電眼檢測(cè)到有物料時(shí),將檢測(cè)信號(hào)傳遞到PLC中寄存;當(dāng)同步輸送帶上的物料檢測(cè)電眼檢測(cè)到有物料通過時(shí),發(fā)出信號(hào),控制吸盒、吸說明書電磁閥打開,盒子經(jīng)吸盒機(jī)構(gòu)吸下打開并送至裝填工位;說明書經(jīng)折書機(jī)構(gòu)折疊后輸送到下書位置,此時(shí)檢書電眼會(huì)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè),如果沒有檢測(cè)到說明書(說明:說明書缺書停機(jī)張數(shù)可設(shè)置為1～3張）,則發(fā)出停機(jī)指令,如果檢測(cè)到說明書,則將信號(hào)傳遞到PLC中寄存,此時(shí)如果外部狀態(tài)正常,各保護(hù)開關(guān)都處于正常狀態(tài)時(shí),設(shè)備將繼續(xù)運(yùn)行,完成一次裝盒過程。

修改后PLC控制流程為:當(dāng)物料轉(zhuǎn)盤上的"料高、料低"照料電眼檢測(cè)到有物料時(shí),將檢測(cè)信號(hào)傳遞到PLC中寄存;當(dāng)同步輸送帶上的物料檢測(cè)電眼檢測(cè)到有物料通過時(shí),發(fā)出信號(hào),控制吸盒、吸說明書電磁閥打開,盒子經(jīng)吸盒機(jī)構(gòu)吸下打開,此時(shí)新增加的光纖放大器對(duì)盒子進(jìn)行檢測(cè),如果沒有檢測(cè)到盒子,則發(fā)出停機(jī)指令,如果檢測(cè)到有盒子則將信號(hào)傳遞到PLC中寄存,并將盒子送至裝填工位;說明書經(jīng)折書機(jī)構(gòu)折疊后輸送到下書位置,此時(shí)檢書電眼會(huì)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè),如果沒有檢測(cè)到說明書(說明:說明書缺書停機(jī)張數(shù)可設(shè)置為1～3張）,則發(fā)出停機(jī)指令,如果檢測(cè)到說明書,則將信號(hào)傳遞到PLC中寄存,此時(shí)如果外部狀態(tài)正常,各保護(hù)開關(guān)都處于正常狀態(tài)時(shí),設(shè)備將繼續(xù)運(yùn)行,完成一次裝盒過程。

設(shè)備自動(dòng)停機(jī)功能的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了盒子吸不下或吸下打不開后自動(dòng)停機(jī)功能,在實(shí)際生產(chǎn)過程中,設(shè)備改進(jìn)后比改進(jìn)前降低了小盒、待入盒半成品的損耗,有效提高了生產(chǎn)的連續(xù)性及有效率,設(shè)備卡藥、卡盒的情況得以減少,設(shè)備運(yùn)行連續(xù)性良好,故障率明顯降低。

5結(jié)語

自動(dòng)裝盒機(jī)經(jīng)過程序多次修改后的測(cè)試運(yùn)行,在原有設(shè)備上成功實(shí)現(xiàn)了缺盒自動(dòng)停機(jī)功能,從而有效提高了生產(chǎn)的連續(xù)性及有效率,極大地降低了包材及成品的損耗。