煙花外裝潢紙裹包機設計

劉方++吳吉平++孫曉++陳維克

摘 要：針對目前市場上煙花裹包機還未實現全自動化生產的問題，設計了煙花外裝潢紙裹包機。所設計的裹包機由煙花輸送部分、驅動部分、輸紙裝置和貼標部分組成，介紹了煙花外裝潢紙裹包機的工作流程和氣動系統的工作原理，采用機電氣相結合驅動裹包機工作，選用三菱 FX 系列PLC實現裹包機工作過程的控制。本設計可提高煙花爆竹生產的安全性和工作效率，有很強的實用價值。

關鍵詞：煙花；裹包機；控制系統

中圖分類號：TB482.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.071

煙花外包裝紙上的內容主要包括煙花燃放注意事項、生產商的相關信息以及絢麗的圖案。目前許多煙花貼標裹包還依靠人工用手操作，不僅效率低下，裹包質量也不穩定，同時存在安全隱患，因此設計一種能完成供紙、裁切、刷膠、引標、裹包全過程的自動化裹包機具有非常重要的意義。本研究擬采用PLC控制技術，設計一種煙花外裝潢紙裹包機，以實現煙花裹包工藝的自動化。

1 總體設計

煙花外裝潢紙裹包機是一個涉及多個專業的復雜機械控制裝置，其設計方案合理與否，將直接影響所設計裹包機的裹包質量。本次選擇如下工藝流程：

產品輸入→產品分離→供紙→裁切→刷膠→引標→裹包→產品輸出。

煙花外裝潢紙裹包機的要求是裹包紙的輸送、工件的送卸、紙張的刷膠、工件的裹包全部由機器來進行完成。基于此，設計的煙花外裝潢紙裹包機的組成包括四個部分，分別是輸紙裝置（包括供紙部分、送紙部分、裁切部分和刷膠部分）、煙花輸送部分、裹包部分和驅動部分，裹包機的整體示意圖如圖1所示。

2 裹包機各組成部分的設計

2.1 輸紙裝置

本裹包機輸紙裝置包括供紙部分、裁紙部分和刷膠部分；供紙部由含標簽卷、導向輥、色標傳感器、拉紙輥及輸紙輥等組成；裁紙部分利用動刀與固定刀配合實現裁紙；刷膠部分由供膠裝置及涂膠輥等組成。供紙部分主要為裹包機提供銅版紙，在貼標過程中特定距離的銅版紙被色標傳感器檢測到，從而經過裁紙部分輸出規定長度的銅版紙，而后供膠裝置通過氣壓原理將膠水壓入涂膠輥，涂膠輥在轉動過程中便將膠水涂到銅版紙上。本次采用的是卷筒狀標簽，材質為不刷膠的銅版紙，要求對煙花側面一周進行貼標，即作為標簽，所以需要限定銅版紙的供送長度。裹包機輸紙裝置示意圖如圖2所示。

2.2 煙花輸送部分和裹包部分

煙花輸送部分采用帶傳動。裹包部分是整個裹包機的核心部分，由電磁鐵分離裝置、牽引導軌、兩面刷、下折邊氣缸、上折邊氣缸和導槽組成。裹包機通過電磁鐵分離裝置將產品分離，牽引導軌將銅版紙平穩輸送到指定位置，產品通過牽引導軌將位置a裹包，經過兩面刷將兩側位置b裹包，下折邊氣缸、上折邊氣缸和導槽完成最后一面c、d位置的裹包。裹包部分示意圖如圖3所示。

3 傳動系統設計

拉紙輥、輸紙輥、涂膠輥都是有一套傳動系統控制，采用鏈傳動能保證銅版紙不會因為轉速不同而被拉斷。電機驅動主動鏈輪，從而帶動拉紙鏈輪、輸紙鏈輪和涂膠鏈輪轉動，進而銅版紙依次經過拉紙輥、輸紙輥和涂膠輥。裹包機輸紙傳動示意圖如圖4所示。

4 氣動系統設計

煙花外裝潢紙裹包機的氣動系統設計原理圖如圖5所示。

由圖5可知，裹包機的整個氣動系統就是要對下折邊氣缸、上折邊氣缸和供膠裝置的動作進行控制，其中下折邊氣缸和上折邊氣缸均采用普通氣缸，并且每個氣缸的入氣口、出氣口均裝有單向節流閥。普通氣缸分別用二位五通電磁閥改變氣缸的運動方向，供膠裝置的動作由二位二通電磁閥控制。

5 控制系統設計

系統中各執行元件的運動通過色標傳感器和工件位置傳感器向PLC控制器發出信號，PLC 控制器收到信號后控制電磁鐵、電機和氣缸的每一步動作有序進行，為滿足不同尺寸規格產品選擇可調速電機。根據本裹包機實際輸入和輸出分配點數，選擇三菱FX系列FX2N-32MR的 PLC，按照工藝流程要求，對PLC的I/O 地址進行分配，如表1 所示；裹包機狀態轉移圖如圖 6 所示。

6 總結

本文根據煙花外裝潢紙裹包機各個工藝流程的順序，設計了由PLC、傳感器、氣動元件組成的典型機電氣一體化設備，煙花外裝潢紙裹包機包含機械結構部分、傳動系統、氣動系統和控制系統。該裹包機從根本上解決了人與煙花包裝的分離，并且提高了安全性，解決了煙花外裝潢紙裹包的自動化。

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〔編輯：劉曉芳〕