裝箱站龍門加取蓋裝置的改進

徐一鳴　溫小龍　黃國孟　李城云

摘? 要：為解決裝箱站龍門加取蓋裝置掉蓋等問題，通過分析裝箱站龍門加取蓋裝置的結構原理，基于SolidWorks機械仿真設計軟件設計了鉤爪、電路、氣路圖，編寫PLC控制程序，并選擇合適的元件對裝置進行了改進。有效解決了因箱蓋裂縫造成吸盤漏氣導致掉蓋的問題。測試結果表明：改進后加取蓋裝置掉蓋次數降為0次，降低了操作人員的勞動強度，提高了裝箱效率，保障了生產的連續性和穩定性。該方法可為提高裝箱站的運行效率提供技術支持。

關鍵詞：加取蓋裝置;鉤爪;裝箱站;箱蓋

中圖分類號：TS43? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）29-0114-02

Abstract： In order to solve the case cover falling problem of the gantry add and take case cover device for packing station， by analyzing the structure principle of the gantry add and take case cover device for packing station， the falcula， circuit and air circuit diagram are designed based on SolidWorks mechanical simulation design software， the PLC control program is wrote， and the appropriate components were selected to improve the device. It effectively solves the case cover falling problem that suction cups leak due to crack on the case cover. The test results showed that the improved add and take case cover device reduces the number of case cover falling times to zero， reduces operators' labor intensity， improves the packing efficiency， and guarantees the continuity and stability of the production. This method can provide the technical support to improve the operation efficiency of the packing station.

Keywords： add and take case cover device; falcula; packing station; case cover

隨著中式卷煙特色工藝的深入開展及應用，各卷煙廠開始采用箱式儲存來支撐精細加工、分組加工和柔性生產[1]。箱式儲存工藝通過裝箱站實現自動裝箱。在裝箱過程中，煙箱首先經取蓋機取蓋，在裝箱位裝入煙葉后，經加蓋機加蓋后進入庫區儲存[2]。但由于箱蓋材質、裝置結構等原因，使加取蓋裝置在運行過程中時常出現掉蓋現象，影響了裝箱效率。近年來已有相關技術人員對加取蓋裝置進行了研究改進，徐偉民[3]等所設計的裝箱系統采用了昆船公司的MQ21型加取蓋機，主要采用吸盤吸取箱蓋;方海寧[4]等所改造的加蓋機主要用于箱蓋的糾偏，實現箱蓋與箱體的契合，但對于掉蓋問題的相關研究較少。為此，通過分析加取蓋裝置結構原理，對加取蓋裝置進行了改進，以期改善掉蓋問題，提高裝箱效率。

1 問題分析

1.1 加取蓋裝置工作原理

如圖1所示，加取蓋裝置為龍門結構（1）。取蓋過程如下：當煙箱到位后，吹氣閥（9）打開，對箱蓋表面進行吹氣清潔，然后夾具升降氣缸（3）驅動加取蓋夾具（6）下降，吸盤組1（7）和吸盤組2（8）接觸箱蓋到位后，兩組真空系開始抽真空，當檢測到系統真空度達到要求時，吸盤吸住箱蓋，夾具升降氣缸驅動夾具上升。行走機構電機（4）動作，使夾具橫移至放蓋位，夾具下降，真空發生器（5）動作，破真空，吸盤釋放箱蓋后回到初始位置。加蓋過程與之相反。

1.2 加取蓋夾具結構

加取蓋裝置夾具主要由負壓檢測開關、吸盤、吸盤彈簧桿、升降氣缸電磁閥、真空發生器、吹氣電磁閥及磁感應開關等組成。8個吸盤有兩路負壓來源，其中一組（4個吸盤為一組）來自于真空泵，一組來自于真空發生器。因此，真空系統分成兩組且分別控制。即使某個吸盤或是真空系統發生故障，或有一組吸盤接觸的箱蓋表面有裂縫，無法建立真空時，仍能保證另一組的4個吸盤牢牢吸住箱蓋，如果兩組吸盤接觸的箱蓋表面都有裂縫，無法建立真空，則會出現掉蓋。

1.3 存在問題

由于煙箱箱體和箱蓋都使用橡木板制作，在溫度和濕度變化大時，容易造成木材開裂，出現縫隙，如圖2所示。為統計裂縫位置，抽取了20個有裂縫的箱蓋，以X軸為標準，記錄裂縫所在箱蓋的位置。如果裂縫位置處于25cm～50cm，80cm～105cm位置處，則裂縫就處于吸盤范圍內，會導致吸盤漏氣。如果兩組吸盤都漏氣，則會出現掉蓋。由統計結果可知，20個箱蓋中有13個箱蓋的裂縫會造成兩組吸盤漏氣，最終導致掉蓋。

1.吸盤與箱蓋接觸面;2.箱蓋裂縫

2 改進方法

2.1 鉤爪設計

為防止掉蓋，如圖3所示，運用SolidWorks機械仿真設計軟件設計鉤爪，用于鉤住箱蓋。鉤爪邊緣加裝聚氨酯緩沖墊，用于減震和防滑。

2.2 夾具改進

改進后的夾具保持了原夾具的整體性，主要是在夾具邊緣加裝了鉤爪，如圖4所示。為控制鉤爪的動作，在夾具上加裝了4個氣缸（7）、4個磁感應開關（9）、電磁閥（10），鉤爪初始狀態為張開。

2.3 PLC程序改進

機械結構改進完成后，編寫了鉤爪動作的PLC程序，鉤爪動作流程圖如圖5所示。改進完成后的加取蓋裝置取蓋過程如下：當煙箱到位后，吹氣閥打開，對箱蓋表面進行吹氣清潔，然后夾具升降氣缸驅動加取蓋夾具下降，吸盤組1和吸盤組2接觸箱蓋到位后，兩組真空系開始抽真空，當檢測到系統真空度達到要求時，吸盤吸住箱蓋，鉤爪氣缸驅動鉤爪閉合，磁感應開關檢測到鉤爪閉合后，夾具升降氣缸驅動夾具上升。行走機構電機動作，使夾具橫移至放蓋位，夾具下降，真空發生器（5）動作，破真空，鉤爪張開、吸盤釋放箱蓋后回到初始位置。加蓋過程與之相反。

3 結論

通過分析裝箱站龍門加取蓋裝置的結構原理，基于SolidWorks機械仿真設計軟件設計了鉤爪、電路、氣路圖，編寫PLC控制程序，并選擇合適的元件對裝置進行了改進。有效解決了因箱蓋裂縫造成吸盤漏氣導致掉蓋的問題。以20個箱蓋開裂的煙箱為對象，對改進前后加取蓋裝置的性能進行了測試，結果表明：改進后加取蓋裝置掉蓋次數降為0次，降低了操作人員的勞動強度，提高了裝箱效率，保障了生產的連續性和穩定性。該方法可在龍門加取蓋裝置上推廣應用，也可以為解決類似掉蓋問題提供借鑒。

參考文獻：

[1]吳興強.自動箱式儲絲系統的設計與應用[J].煙草科技，2006（6）：16-19.

[2]裝箱系統用戶手冊[Z].昆明豪原特自控有限公司，2012.

[3]徐偉民，金偉，董勁.膨脹煙絲兩用裝箱系統的開發與應用[J].煙草科技，2012（9）：19-21.

[4]方海寧，孫晉葉，沈俊儒.XGJ型加蓋機的升級改造[J].輕工科技，2018，34（1）：49-50.

[5]濮良貴，紀明剛.機械設計[M].8版.北京：高等教育出版社，2006.

[6]廖常初.S7-300/400PLC應用技術[M].4版.北京：機械工業出版社，2016.