異形瓶裝箱機的設計和電氣控制

　　1 引言

　　快速消費品行業(yè)里的酒類、日化、調味品等液態(tài)商品越來越注重產(chǎn)品的個性化包裝，各式各樣的異形瓶（非規(guī)則的圓形瓶）讓人眼花繚亂，豐富繁榮了市場。在工業(yè)化生產(chǎn)的今天，異形瓶的裝箱給包裝機械行業(yè)提出了新的課題，。通過市場調研，在標準形裝箱機的基礎上，研究開發(fā)出適應于異形瓶的裝箱機，投入市場后效果良好，得到了用戶的好評。

　　2  異形瓶裝箱機的系統(tǒng)組成

　　2.1裝箱機組成與技術規(guī)格

　�。�1）組成。異形瓶裝箱機主要由瓶輸送機構、箱輸送機構、抓瓶裝箱機構組成，如圖1所示。瓶輸送機構，對單列送的異形瓶通過變道輸送，將單列瓶輸送變成多列的瓶輸送，滿足抓瓶裝箱的需要。箱輸送機構是對裝瓶前箱子和裝瓶后箱子的輸送。抓瓶裝箱機構按照一定的運行軌跡，將排列規(guī)律的瓶子裝箱，每次可以裝一箱或多箱。

　　（2）主要技術指標。紙箱尺寸：根據(jù)用戶要求設計調整范圍；瓶型規(guī)格：根據(jù)用戶要求設計調整范圍；生產(chǎn)速度：12箱/分鐘（可調）；電源：380V、50HZ；總功率：4kw；耗 氣 量：0.6m 3 /min、 用氣壓力：0.6Mpa。

圖中：1 抓瓶裝箱機構  2 瓶輸送機構  3 箱輸送機構

圖1  異形瓶裝箱機的組成示意圖

　　2.2裝箱機的控制方案

　　異形瓶裝箱機的控制系統(tǒng)主要由可編程控制器G 1 、人機界面G 2 、伺服控制驅動器A 1 、伺服控制驅動器A 2 、變頻器A 3 、變頻器A 4 、檢測/執(zhí)行元件組成，如圖2所示。G 1 、G 2 構成控制系統(tǒng)的核心和操作界面，所有的控制參數(shù)均可在人機界面上完成。伺服控制驅動器A 1 、A 2 驅動控制伺服電機M 1 和M 2 ，完成瓶子變道和裝箱過程的控制，PLC通過高速輸出口對A 1 、A 2 發(fā)送脈沖，改變脈沖的發(fā)送頻率和數(shù)量控制伺服電機的運行。A 3 、A 4 變頻器控制電機M 3 和M 4 ，完成瓶子和箱子的輸送，通過RS485總線控制電機M 3 和M 4 的速度和啟停。

圖2  異形瓶裝箱機的控制系統(tǒng)示意圖

　　3 裝箱機理瓶方案分析與設計

　　產(chǎn)品灌裝和貼標后通過輸送鏈，瓶子單排或雙排（通過特定機構改變）輸送到裝箱設備。對于圓形瓶子通過相互推碰、避讓可以從單列變成多列，瓶子在多列鏈道內形成規(guī)律的排列。對于異形瓶子，從單列變成多列就無法通過相互推碰、避讓達到目的。對于異形瓶的裝箱，瓶子的輸送整理是一個關鍵問題，我們采用了兩種解決方案。

　　3.1一列變多列的輸送整理方法

　　一列變多列的輸送整理方法（以下稱為方法1）如圖3所示，通過M 2 控制移動的裝置將單列輸送的瓶子，依次送到多列輸送鏈的各個道口，使一列瓶子的輸送變成多輸送，優(yōu)點在于瓶子的輸送幾乎不間斷。

　　控制伺服電機M 2 的位移過程中，對于伺服電機M 2 有一個初始位設置，為了使每一道上的瓶子數(shù)量均勻，必須對進入每道的瓶子進行記數(shù)，邊道進入的數(shù)量是中間道的2倍，以便減少移道的次數(shù)，止瓶裝置為了防止移道過程中卡瓶，瓶子隨著移道機構同步移動。

圖中：1. 單列輸送帶  2. 瓶變道機構  3.瓶子輸送機構

圖3  異形瓶一列變多列的瓶整理示意圖

　　3.2列變行步移輸送整理方法

　　列變行步移輸送整理方法（以下稱為方法2）如圖4所示，主要由單雙排輸送鏈、單排變雙排機構、多排輸送步移鏈組成。電機M 3 驅動單雙排輸送鏈，伺服電機M 2 驅動多排輸送步移鏈，每次步移兩行瓶子。單排變雙排的目的是減少伺服電機M 2 步移的等待時間，提高瓶子的輸送速度。該方法機構簡單，控制相對容易。

　　3.3兩種輸送整理方法的比較

　　共同點是均能完成異形瓶子從一列輸送變成多列輸送，采用了伺服電機的精確運行功能。不同點方法1比方法2的機械機構和控制方法復雜，方法1的輸入整理速度比方法2快，方法1沒有改變瓶子的輸送方向，方法2改變了瓶子的輸送方向，方法1比方法2的設備布局簡單。

圖中：1單列變雙列機構   2雙列輸瓶鏈   3多排瓶子輸送鏈

圖4  異形瓶由列變行的瓶整理示意圖

　　4 抓瓶裝箱的設計和控制

　　4.1抓瓶裝箱的組成

　　抓瓶裝箱主要由驅動和傳動系統(tǒng)、抓瓶機構、開箱機構（針對紙箱）、導向機構（水平和垂直方向）等組成。驅動由伺服電機M 1 驅動，根據(jù)裝箱過程的運動軌跡，精確的控制運行情況。抓箱機構根據(jù)不同的瓶型和箱型設計不同的機構，根據(jù)設計的不同，每次可以抓一箱或多箱。開箱機構主要針對紙箱，將紙箱的上封箱沿分開，便于瓶子的裝入。導向機構的作用是裝箱過程中進行導向，包括水平和垂直兩個方向，垂直導向機構安裝在水平導向機構上，可以整體水平移動。