一種電鍍五金件覆膜機(jī)的研制

彭建新，黃偉朝

（肇慶市技師學(xué)院，廣東 肇慶 526060）

1 電鍍五金件的包裝現(xiàn)狀

電鍍五金件一般要求外觀面不得劃（碰）傷。為達(dá)到這一要求，當(dāng)前通行的做法是將小的五金件逐個裝袋或用紙包裝大的電鍍五金件，分別見圖1、圖2。其實(shí)這種做法一是耗材（包裝袋、紙）用得多，二是占用勞動力多，特別是紙包裝。因此廠家希望能有一種覆膜機(jī)，只對外觀面覆一層保護(hù)膜，覆膜既不要太緊以免難以拆撕，又不要太松以免儲運(yùn)中脫落。

圖1 五金件的分袋包裝

圖2 五金件的紙包裝

2 覆膜機(jī)的性能需求分析及工作流程

當(dāng)前還沒有覆膜機(jī)，其性能要求我們比照人工包裝提出兩個基本的指標(biāo)：一是覆膜速度：＞20個/分鐘，二是設(shè)備平均無故障連續(xù)工作時間：70～90h。

覆膜機(jī)的一個工作循環(huán)包括判斷五金件存在否、送料且送膜、被動壓膜、切斷、計(jì)數(shù)等動作，具體流程如圖3所示。

覆膜機(jī)上電開機(jī)后，可以有手動操作和自動操作兩種模式。在自動操作模式下可以先設(shè)定有關(guān)參數(shù)，也可以直接啟動后續(xù)操作。然后對切刀加溫，待溫度達(dá)到規(guī)定值后再判斷膜的張力，若為零則無膜報(bào)警；若有五金件但膜張力大則送膜；若有五金件且膜張力適當(dāng)則輸送帶動作。五金件輸送過程中用毛輪刷將膜壓覆在其上。待其被傳送到設(shè)定的位置，對刀判斷成功，則用熱熔絲切斷覆膜。然后進(jìn)行計(jì)數(shù)判斷，若本包數(shù)不夠則進(jìn)入下一個覆膜循環(huán)，如本包夠則進(jìn)入到下一包循環(huán)，如到預(yù)設(shè)的總數(shù)則程序結(jié)束。在進(jìn)行覆膜包裝的過程中，設(shè)備可以進(jìn)行五金件的連續(xù)覆膜，實(shí)現(xiàn)快速切膜。在覆膜包裝時若要改變包裝五金件的長度尺寸，可改變出料延時來進(jìn)行時間控制。若五金件高度有變則調(diào)整毛輪刷的安裝高度。

圖3 覆膜機(jī)工作流程

3 覆膜機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過對覆膜機(jī)的功能進(jìn)行分析，與控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)，整體結(jié)構(gòu)主要包括包括機(jī)架、輸送機(jī)構(gòu)、毛輪刷、切刀機(jī)構(gòu)、送膜機(jī)構(gòu)、推動裝置，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖4所示，各個組成部分的結(jié)構(gòu)如下。

圖4 覆膜機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

3.1 機(jī)架設(shè)計(jì)

機(jī)架包括輸送帶支撐架、膜卷軸、壓緊輥、導(dǎo)向輪和控制部件等的安裝支架。

3.2 輸送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

輸送機(jī)構(gòu)由直流調(diào)速電機(jī)（與渦輪減速器一體化）、齒輪組、皮帶輪等組成，皮帶松緊由螺栓調(diào)節(jié)。

3.3 毛輪刷設(shè)計(jì)

由于覆膜不能太緊也不能松且覆膜表面非平面，所以采用比較柔軟的馬毛輪刷來將膜壓覆在五金件上。毛輪刷的寬度易于調(diào)整，其安裝高度可調(diào)，視五金件的厚度而定。

3.4 切刀輪設(shè)計(jì)

兩片切刀裝在旋轉(zhuǎn)輪上，切刀由發(fā)熱元件和控制元件構(gòu)成。

3.5 推送裝置設(shè)計(jì)

推送裝置由滑座、滑板、安裝板和推送拉桿構(gòu)成，其中推送拉桿的一端與長行程推拉式電磁鐵相連，另一端連接安裝板。通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)快速送料，能保證送料定位精度，同時調(diào)整切刀輪和毛輪刷的高度，可以適應(yīng)不同尺寸和形狀的五金件。

3.6 覆膜機(jī)的工作過程和原理

本設(shè)計(jì)的工作過程和原理為：覆蓋用的膜裝在卷軸上，經(jīng)過送膜輪、導(dǎo)向輪送至毛輪刷的下部。切刀溫度升到設(shè)定溫度時，輸送帶電機(jī)開始工作。推送裝置將待覆膜的五金件推至輸送帶上，經(jīng)輸送帶送到毛輪刷下，毛輪刷被動地將膜壓覆在五金件上。對刀傳感器探測已覆膜五金件到達(dá)指定位置后，轉(zhuǎn)動切刀輪熱熔切斷覆膜。

4 覆膜機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 覆膜機(jī)電氣控制系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)

覆膜機(jī)要實(shí)現(xiàn)覆膜產(chǎn)品多樣化、覆膜高速、不間斷、高精度切斷，需要解決送料位置精確、送料速度可調(diào)、切刀尺寸及相對位置可調(diào)、切刀溫度可調(diào)可控等難題。針對以上問題，本設(shè)備采用直流調(diào)速電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，采用可調(diào)電位器調(diào)速，系統(tǒng)采用 PLC 與觸摸屏一體機(jī)實(shí)現(xiàn)其功能控制和操作控制。

覆膜機(jī)電氣控制系統(tǒng)接入市電電源為 AC220V、50 Hz，簡單方便。為了滿足電氣控制系統(tǒng)等電氣元件的需求，采用了變壓器進(jìn)行變壓，開關(guān)電源提供24V直流電源。

輸送帶電機(jī)采用串電位器進(jìn)行速度的調(diào)節(jié)。切刀發(fā)熱裝置由發(fā)熱管提供熱能進(jìn)行熱融切斷。回收廢料電機(jī)、送膜電機(jī)、刀架電機(jī)則直接由電磁離合器及按鈕進(jìn)行控制。覆膜機(jī)主電氣原理圖如圖5。

4.2 覆膜機(jī)控制程序設(shè)計(jì)

覆膜機(jī)采用 PLC 進(jìn)行控制，操作界面采用觸摸屏。根據(jù)其工作流程進(jìn)行分析，綜合電氣控制要求和觸摸屏設(shè)計(jì)，對PLC 輸入輸出點(diǎn)進(jìn)行定義，具體如表 1 所示。

圖5 覆膜機(jī)主電路圖

根據(jù)設(shè)備自動控制功能及工藝要求進(jìn)行PLC程序編制。編制程序能夠?qū)崿F(xiàn)封覆膜機(jī)的送料、定位、加熱、切斷、復(fù)位等動作功能。通過對系統(tǒng)進(jìn)行測試，設(shè)計(jì) PLC 程序能夠?qū)崿F(xiàn)所需功能和要求。

表1 I/O 分配表

5 封切包裝機(jī)的實(shí)際應(yīng)用情況

對覆膜機(jī)進(jìn)行研制后，本設(shè)備經(jīng)過調(diào)試及運(yùn)行檢測已經(jīng)投入生產(chǎn)，得到了廠家肯定，下一步將作市場推廣，如圖6所示。

圖6 本設(shè)備覆膜產(chǎn)品示范

6 結(jié)語

通過對覆膜機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用 PLC 結(jié)合觸摸屏控制，達(dá)到了以下效果：（1）提高了包裝速度。五金件種類繁多，形狀差別很大，人工包裝的速度差別也很大。一般的中等大小盤狀零件，人工每分包裝10個左右，覆膜機(jī)可以在一分鐘完成30～40個物品的運(yùn)送、定位及覆膜，是人工速度的兩倍以上，節(jié)省了人工成本，特別是在勞動力缺少的地方，尤其有優(yōu)勢。（2）改善了工人的勞動強(qiáng)度和條件。人工包裝勞動強(qiáng)度大，而且與滯留有一定量電鍍液的五金件接觸，對工人身體不利。覆膜機(jī)相比而言有很大的優(yōu)勢。（3）節(jié)省了耗材。如果采用原來的紙包裝，這些紙包裝后即丟棄，或采用薄膜袋裝，用料也多。本覆膜機(jī)采用單側(cè)覆膜，節(jié)省了耗材，有利于環(huán)保。（4）本設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定。

綜上所述，覆膜機(jī)的投入使用將對電鍍五金件的包裝起到積極的作用。