高效高精度絲襪自動包裝機的設計

摘 要：為實現絲襪包裝從手工方式向自動化方式轉變，設計了一套能實現自動折疊、絲襪傳輸、單體包裝及整體裝箱的高效高精度絲襪自動包裝機。在分析國內外絲襪自動包裝設備研究現狀及發展趨勢和絲襪包裝工藝和使用要求的基礎上，提出了絲襪自動包裝工藝并給出了系統的總體設計方案。該絲襪包裝機采用PLC精確控制，設計了可靠的轉移傳輸機構，具有自動包裝成型功能，可實現絲襪的自動折疊、傳輸、包裝、裝箱功能，提高了包裝速度和質量，產品適應性強，市場前景廣闊。

關鍵詞：絲襪包裝 自動折疊 轉移傳輸機構 控制系統

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（b）-0079-01

隨著生活水平的提高，人們越來越重視商品包裝的質量、品種類型，由此自動化、智能化、多功能、高效率、低成本的包裝機械受到行業的青睞。它能夠大幅度地提高生產效率；降低勞動強度，提高產品包裝質量，增強市場銷售的競爭力。本文在分析絲襪自動包裝設備包裝工藝和使用要求的基礎上，提出一種實用、簡單的控制系統和傳動系統，并對工作流程進行了分析，給出了系統的設計方案。

1 絲襪自動包裝設備的整體方案

1.1 包裝工藝

本項目產品“高效高精度絲襪自動包裝機”為全自動型絲襪包裝機器，產品由絲襪整理成型、單體包裝、半打包裝及整箱包裝四部分組成，產品的開發過程主要研究內容如下：（1）絲襪包裝成型機器的研究開發以及同步跟蹤技術的研究；（2）絲襪轉移傳輸結構的設計；（3）能適應多種包裝形式的包裝機械的開發。

每一個工作流程對應一臺自動化設備，各設備流程組成自動化流水線，實現絲襪包裝的全自動化，每條流水線節省25個勞動力，生產效率與人工包裝相比提高1倍。

1.2 絲襪自動包裝設備的控制技術

本項目主要研究是如何將絲襪包裝過程升級為全自動，從絲襪整理成型、單體包裝、半打包裝及整箱包裝全部過程實現機械化自動化。為了實現這個目標，我們主要采用了以下控制技術：

1）內置位移傳感器，采用基于PLC同步跟蹤技術

PLC是以微型計算機結構為基礎，由傳統的繼電器控制發展而形成的新型工業控制器。它以程序控制為主，回路調節為輔，能完成邏輯判斷、定時、計數、記憶和算術運算等功能，既能控制開關量、也能控制模擬量，控制規模從幾十點到上萬點。PLC內部輸入輸出接點是數字邏輯接點而不是實物接點，開關性能非常可靠，而且 PLC能夠完成邏輯控制功能，從而避免了繁雜的外部連線。PLC技術的最大特點是采用了存儲邏輯，即控制過程以程序方式存放在存儲器里，存儲邏輯的特點是具有較大的靈活性和可擴展性。通過修改存儲器里的程序就能改變工藝的控制過程。

1.3 PLC同步跟蹤技術具體控制過程

原有絲襪包裝基本都是純手工包裝，因為個體差異、工作狀態等因素，包裝質量參差不起，其同步誤差達1 mm以上。本項目中采用數字技術作為同步跟蹤結構的核心技術，絲襪輸送鏈條采用4級交流異步電機驅動，變頻器調速；PLC與變頻器構建RS-485通訊，實時讀取變頻器當前輸出頻率（單位：0.01HZ，讀取后的數據需除以100，將單位換成HZ），經CPU數據運算，輸出相應頻率的脈沖驅動交流伺服系統。由于采用的是數字控制技術實現同步跟蹤，跟蹤部件和被跟蹤部件的驅動元件通過PLC無縫聯接，因而同步精度很高，同步誤差控制在0.1 mm以下（主要是機械零件誤差所至）。

2 絲襪自動包裝設備自動包裝成型機構的設計

本機開創性的研制了整機集成型，自動貼數字標簽、自動撕自貼膠保護膜并自動封口、自動包裝成型、單體包裝、半打包裝、整箱包裝等功能于一體的絲襪包裝機，減少了中間環節，實現了清潔生產，提高了工作效率。

包裝機作為獨立模塊式設計，可以根據客戶的需求更換各種不同的包裝機以適應多種包裝形式。此模塊的生成，極大地方便客戶根據銷售的需求自動調節生產形式，大大降低成本與消耗，設備適應性強，可以適應國內生產廠家產品種類多的需求。

3 結論

本項目設備采取模塊化設計，每一個模塊對應一臺機器設備。從完成功能角度項目總體可拆分為絲襪折疊小包裝、絲襪單體包裝、絲襪半打包裝及絲襪紙箱包裝四個模塊。四個模塊對應四臺設備分別完成襪子折疊小包裝、小包裝襪子入廣告包裝、六個廣告包裝入中包裝、72包中包裝入紙箱的功能。

絲襪包裝不同于食品等其它物品包裝，其包裝對象是軟體，同時還有水晶勾、色標、襯板等很多附屬物需要組裝，產品柔性非常大。包裝設備項目研發的技術關鍵就是用自動化設備取代25個人類完成對軟體絲襪的自動化包裝，所以項目研發的高柔性度和工序流程節拍緊湊性是技術關鍵。而且我國是加工制造大國，當下是我國產業升級的關鍵時期，如何針對我國加工制造行業實際需求，設計符合我們實際產品生產需要的自動化設備，是今后幾年、十幾年甚至幾十年自動化設備行業的一個大課題，也是發展的必然趨勢。

參考文獻

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