全自动钉箱机范文

全自动钉箱机范文（精选3篇）

全自动钉箱机 第1篇

纸箱工艺的最后一道工序是接合,目前主要有3种形式:订接、粘接、胶带外贴。订接法以其粘结牢固可靠而成为瓦楞纸箱,是大规格纸箱最普遍采用的接合方式。在钉箱机接合工序中,最关键的部件是钉箱机中的钉头系统。因此,对于双钉头系统的研究、开发、改进包装机械产品,是完善产品种类、与时俱进、维持生存和良好发展的必要途径。

1 全自动钉箱机双钉头系统工作流程的确定

通常,瓦楞纸模切成型后,从纸模到纸箱的生产过程如图1所示。

钉箱部处于机器的中间环节,是关键部位之一。钉头系统的优劣直接决定机器的整个性能。日常生活中,手动订书机的工艺流程包括装钉、压钉、打钉、送钉等环节。以此流程为参照,全自动钉箱机钉头系统所不同的是加工对象为瓦楞纸板;通过送丝机构将钉用金属丝送出,并经钉头系统拉制、剪切加工成型后输出。整个动作过程则通过驱动系统、传动系统、控制系统等部分的分工、合作、配合完成。工作流程如图2所示。

2 钉头系统方案的确定

本次项目以厚度范围为4~16mm、可加工规格1400mm×3200mm~330mm×720mm的瓦楞纸板对象,最高钉箱速度要求能达到1000钉/分;采用U型钉加工,钉距20~80mm,钉与钉之间可在120~999mm范围内间歇打钉。

从加工对象、设计的可靠性、承载力、安全系数等方面,主要考虑以下几种方案。

单钉订接法。这是比较普遍的、常用的、传统的瓦楞纸箱接合方法之一。但是,对于1400mm×3200mm这种较大规格尺寸的瓦楞纸箱来说,存在钉接接合力度不够,不够牢固,生产而成的纸箱会产生脱钉、包装强度不够等问题。

单钉接方式形成双钉距法。这种方式生产而成的纸箱接合强度和牢固程度均会有大幅度提高,适合本设计中的1400mm×3200mm规格尺寸的瓦楞纸箱的钉接。但是,此种方式为了形成短距双钉、长距间歇打钉的效果,是一种短距—长距轮换交替方式,增加了电器控制系统的难度。和单钉钉接法相比,同等钉箱速度下,出箱量降低一半。

双钉钉接法。这种方法通过一次动作、两钉同时成形的方式完成纸板的钉接。成型的瓦楞纸纸板接合力度比较高,纸箱牢固度比较好,钉型统一、整齐、美观。出箱量和单钉钉接法不相上下。电器控制模块的编程也相对比较简单,易于操作设置。

通过三种方案的比较,决定采用双钉钉接法的全自动双钉头系统。

3 双钉头系统结构设计

3.1 双钉头系统驱动、传动部分的设计

根据U型钉尺寸参数,最大规程U型钉总长42mm,钉脚长13.5mm,钉丝厚度为0.5~0.7mm,所加工瓦楞纸板最大厚度为8mm,双层重叠的厚度则为16mm。假设钉脚与所加工瓦楞纸板最上层平面间距为40mm,可推测:系统中钉头切刀的单向行程为13.5+0.7+16+40=70.2(mm),保守取见,取72mm;由于打钉过程是循环往复运动的,则钉头切刀动作行程为72×2=144(mm/次);又由于系统最高打钉速度要求是1000钉/分,即电机最高速运转情况下,钉头所能达到的打钉速度,因此以1000钉/分的打钉速度为设计参考。

于是,可以算出钉头系统的打钉平均速度为:

一个常规钉头系统打钉所需的力约为300~400N,以400N为计算参考。

根据功率的计算公式,系统完成一次打钉动作所需的功率为:

同步带是一种兼有链、齿轮、三角皮带优点的传动零件,其传动效率可以达到98%~99.5%,比较适合应用于钉头系统。

因此,系统输出的有效功率为:

可见,电机所需功率P电≥1.0k W。考虑到系统与一些引进设备的配套,传动轴空间位置的安放等方面,决定采用同步带轮二级传动。

初步钉头系统的传动比为3,则电机的转速最高应能够达到3000转/min。

至此,系统所需的伺服电机选型参考功率为P电≥1.0W,最高转速为3000转/min。

为了使系统结构紧凑,满足动态性能和提高传动精度的要求,本设计的双钉头系统计划采取2级传动。按照传动比“先小后大”的分配原则,初定i1=1.5,i2=2。在第一级传动中,考虑传动装置传动的精确性、传递的扭矩大、传动功率损失小、使用寿命长等因素,选用圆弧齿同步带;在第二级传动中,采用更经济、简便、通用的梯齿同步带。双钉头传动系统简化如图3所示。

3.2 双钉头系统工作流程的设计

全自动钉箱机双钉头系统的工作流程可以概括为三个部分:连杆控制部分、送丝部分、打钉部分。

3.2.1 连杆控制部分的动作设计

在双钉头系统的设计中,打钉动作需要准确的方向和行程控制;钉丝拉切成型部分需要方向及行程控制;打钉底托部分需要配合打钉部件的同步和位置准确的要求。因此,将钉头系统的连杆控制部分分为三个部分组成——切刀运动控制的连杆机构、钉丝拉丝成型控制的连杆机构、打钉底托联动控制的连杆机构,如图4所示。

在连杆机构设计中,要实现预期的确定运动,自由度的计算非常重要。在自由度公式W=3n-2P5-P4中,n为机构的活动构件数;P4、P5分别为五级运动副及作平面运动的高副数。

W应满足:(1)W>0;(2)W数等于机构的主动件。

本双钉头系统三部分连杆机构的自由度计算如下:

切刀运动控制部分的连杆机构中,n=4,P5=5,P4=1;自由度W=3×4-2×5-1=1。

钉丝拉丝成型控制连杆机构中,n=4,P5=5,P4=1;自由度W=3×4-2×5-1=1。

打钉底托联动控制连杆中n=5,P5=6,P4=2;自由度W=3×5-2×6-2=1。

为了使这三部分连杆机构的同步、同速、准确、协调地工作,用偏心轴来实现其高副的运动。此轴既为系统动力传动部分的二级传动轴,又是连杆机构的动力源。

3.2.2 送丝机构的动作设计

由于机器高速运转的特点,最高送纸速度可以高达每小时5000张或更高。无论是单钉头系统还是双钉头,使用市场上既已成型的钉型产品,显然不能实现高速运转的要求,钉子的高速频繁的装载也是难以克服的课题,而独立的送丝机构则是比较可靠的方案。

送丝部分主要需要考虑钉丝卷的固定、钉丝输送过程中的方向控制和张紧调节等问题。在钉丝卷固定架的设计上,仿真树枝丫的形式。而定丝输送过程中的方向控制上,使用了龙嘴型设计和弹簧管,通过可调节旋钮来完成钉丝张紧力调节。

3.2.3 打钉机构的动作设计

图5为双钉头系统结构模型图。

打钉机构由钉头切刀装置和打钉底托部分组成。当钉丝被送入内切通道,经钉丝切刀切断,随后拉丝成U型送入钉头端口,随切刀升降杆的下降动作完成打钉的动作过程,循环往复。

钉头切刀装置由固定架、钉丝成型升降杆、切刀升降杆、钉丝压杆、钉丝切刀等部分组成。钉丝成型升降杆以固定架为支撑,通过固定架中的滑槽滑动;切刀升降杆以钉丝成型升降杆为依托,在钉丝成型升降杆的滑槽内上下滑动;钉丝压杆的作用是将输入的钉丝压入到位,防止钉丝偏移影响切断效果,同时在切刀升降杆下降时,能够外弹为下降杆提供下降通道。

打钉底托装置由底架、打钉托、连接固定架、压纸弹片等组成。底架起支撑瓦楞纸箱板和固定打钉托的作用;打钉托与落下的钉头位置对准,以便钉箱成型;压纸弹片压着纸箱板的上表面,起压纸定型作用;连接固定架则为固定压纸弹片、固定联动控制连杆机构等部分而设。

4 实践与总结

经过测试,具有双钉头系统的全自动钉箱机的生产速度最高可达5000箱/小时,是人工产能的百倍。综上所述,双钉头系统的全自动钉箱机更能适合包括大型纸板在内的钉接接合,牢固度更高、更可靠、钉型美观、品质高。

摘要：纸箱工艺的最后一道工序是接合,而钉接是目前普遍采用的接合方法之一。在钉接工序中,最关键的部件是钉箱机中的钉头系统。对双钉头系统的研发,对产品完善和企业发展十分必要。

关键词：全自动钉箱机,钉头系统工作流程,双钉头系统

参考文献

[1]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2002.

[2]李建勇.机电一体化系统设计基础[M].北京:中央广播电视大学出版社,2009.

纸箱钉箱工序质量标准 第2篇

本标准规定了纸箱车间钉箱工序的技术质量规范。

本标准适用于纸箱车间钉箱工序的生产。质量要求

2.1明确当班生产任务，确认验收上道工序的纸板质量、数量、规格等是否与《生产指令单》一致，是否符合质量要求。

2.2检查所领用的扁丝是否与当班生产相符，是否有锈斑、剥层、龟裂质量要求。

2.3试钉1~2只进行检查，检查钉脚是否有钉箱缺陷的情况；装钉尺寸是否符合质量要求。

2.4生产过程中，随时抽查钉箱的品质是否符合质量标准，发现不良品立即挑出，分类放置，如有问题立刻停机处理。

2.5合格品与不合格品、成品与半成品要严格分开，做好标识，不可混放，整齐地放在指定位置。

2.6做好首检、自检、互检工作，不合格品不得流入下道工序。质量标准

3.1不同品种不得混钉，两页结构必须搭配装钉。

3.2钉距均匀，双钉钉距＜80mm，单排钉钉距＜60mm，误差不超过10mm。

3.3钉排列整齐，偏斜＜5mm。

3.4纸箱两页对齐，伸差、剪差小于2mm。

3.5头尾钉距压线公差13±7mm。

3.6箱盖合拢，隙缝或叠盖误差＜2mm。

3.7装钉要外平内扣牢固、不得有断钉、叠钉、漏钉、多钉。

装箱机、卸箱机的智能优化 第3篇

在金融危机时期,降低能耗提高生产效率就成为企业降低生产成本不可缺少的手段。如何使得生产设备自动化程度更高、控制更智能化,则成为其关键因素。装箱机和卸箱机是食品、医药行业瓶装自动包装线中不可缺少的重要设备。卸箱机的作用是自动从包装箱中取出空瓶,实现瓶箱分离的自动化生产;装箱机的作用是将装满成品的瓶放入包装箱内的自动化生产设备。装箱机和卸箱机工作质量直接影响整条包装线的协调运作和生产效率。提高装、卸箱机的工作质量和生产效率,减少设备故障率,成为生产中十分重要的环节。

2 装、卸箱机的技术结构和工作原理

2.1 卸箱机工作原理

卸箱机主要由吸瓶架、输箱链、出瓶链和控制电路、西门子公司的S7-300型可编程控制器五大部份组成。工作时,装满空瓶的箱从输箱链进入卸箱机内,吸瓶架下降吸起空瓶,再上升将空瓶放在出瓶链上,将空瓶送往洗瓶机。空箱则通过输箱链送往洗箱机。

2.2 装箱机工作原理

装箱机的机械结构与卸箱机相同,电气控制装置也一样,工作过程则相反。它是将装满成品的瓶子放入空箱内。

2.3 装、卸箱机控制系统硬件、软件

S7-300是德国西门子公司生产的可编程控制器,广泛用于中小型自动化控制系统。本机控制系统中央处理器循环执行用户程序。通过不断周期性访问输入输出模块、程序执行刷新输出,实现自动控制。

程序由OB,PB,SB,FB,DB,DX等软件块组成,使用西门子S7编程软件可以很方便地实现在线及离线编程、监控等工作。装、卸箱机控制系统如图1所示,共有输入检测点65个,输出控制22个,在输入输出模块上有相应的LED进行信号指示[1]。

3 影响装、卸箱机工作效率的主要因素

目前国内的装、卸箱机有八十年代德国设计生产的和九十年代国产的机型,它具有操作简单、自动化程度较高等优点。但也存在较明显缺陷。其缺陷主要为功能单一、易产生误动作等,具体表现为:

(1)无大小箱或胶箱纸箱转换程序。原装、卸箱机程序无大、小箱分支程序,一律按输箱链桥上的传感器所产生的信号计算胶箱进入情况,及发出放、截(停)箱信号。因大小胶箱长度不同,所需的链桥脉冲数也不同,生产中需要转换胶箱品种时,须停机重新调整程序中所设定的脉冲数值。这对于绝大多数兼有大小箱生产任务的生产线(如啤酒生产线、汽水饮料生产线:大箱载24瓶、小箱或纸箱载12瓶),不仅占用了大量的生产时间,且需要配备专业人士对程序进行调整。

(2)吸瓶架运行速度单一,没有进行智能化处理原吸瓶架运行的控制,只是单一的快速或慢速,不能根据瓶箱的运作情况自动调整吸瓶架运行速度,程序缺少智能化管理。

(3)箱与箱之间的不规则间隙引起误动作。原程序设计中使用传感器信号计算胶箱的位置,但在实际生产中由于输箱链两边有护栏,对于一些变形的箱,运送会产生阻滞,使胶箱在输送链上的相对位置变化,导致装箱机、卸箱机产生误动作,一部分箱可能留在机内,未能将全部箱放出。对此,程序控制无法自行调整,从而降低了机器的生产能力,增加能耗。

4 技术改造及智能优化的实现

程序改造设计中,共增加、修改软件块62个。

(1)设计两个分支程序,用普通钮子开关转换大、小箱或胶纸箱包装的生产。将原有程序段分为两至三个分支程序,互不干扰,生产需要时可使用转换开关对两分支程序进行转换,根据大小箱吸瓶架结构的不同,大箱分支程序中采用光电开关判别箱数量,测量箱的位置;而小箱或纸箱分支程序采用编码器加光电开关测定箱的位置。各程序段参数固定,减少了过去因大小箱尺寸不同,箱品种一变换就必须停机调整参数的麻烦,大幅度降低了操作的技能要求。

(2)程序的编写。可使用西门子专用PG7XX系列编程器编写,也可使用个人电脑加装SIMATIC STEP7编程软件进行在线或离线编程。首先创建功能说明书,为处理过程或设备的每部分写动作说明,包括输入输出(I/O)点数、动作功能描述、每个执行器(电磁线圈、电动机、驱动器等)的动作条件(动作前应达到的状态);其次创建PLC配置图,根据功能说明书要求创建PLC配置图,包括PLC及其I/O与过程或设备相关的位置一览表、CPU和I/O模块的机械布置图、CPU和I/O模块的电气连接图;最后创建符号名表,若选用符号名寻址,要为PLC系统所用的绝对地址建立符号名表,不仅包括I/O信号物理值也包括程序中会用到的其他元素。上述工作完成后,编程的基础工作就完成了,可使用SIMATIC STEP7编程软件开始编程、调试及在线监控[2]。

(3)将单一慢速或快速改为根据输箱链上的数量多少决定吸瓶架运行速度。原设计的吸瓶架下降与上升都是单一慢速或单一快速的。为提高装箱机、卸箱机的运行效率及节省能源,我们将其改为:当瓶箱多时,吸瓶架下降的速度与上升的速度均为快速;瓶箱少时,吸瓶架下降速度为慢速,上升的速度为快速。这不但提高了装瓶、卸瓶的效率,同时亦克服了过去因单一慢速或快速所造成的吸瓶架驱动电机频繁刹车,机械冲击大,经常发生机械故障的缺陷。经过智能化处理,吸瓶架运行流畅,延长了设备的使用寿命,提高了生产率,节省了能源。改进后的吸瓶架工作原理见图2。

(4)箱与箱之间的间隙的误动作克服。新程序针对箱与箱之间的间隙所出现的误动作原因,在程序中增加了链桥转动脉冲监测与光电检测功能,当链桥转动脉冲个数与光电检测信号同时达到设定值时,机器就认定箱已出完,让下一趟箱进入机器,若链桥转动脉冲所记录的箱,在出口未被光电检测到,机器则认定箱未出完,从而克服了误动作。

(5)调试过程中注意的问题。(a)输箱链上截箱器的位置确定以后,不要随意变动,特别是在小箱生产状况时,一旦变动了截箱器的位置,就会产生进箱数计算错误。(b)光电开关工作情况,要注意擦拭光电开关及反射镜,检查光电开关灵敏度,以免产生误动作。(c)吸瓶架电机的同步。吸瓶架主轴由两台电机带动,电机的同步非常重要,应注意检查电机制动装置,以免主轴及传动齿轮损伤。(d)输箱桥上安装的编码器的位置一经确定不可改变,如需改变则相应的程序部分必须修改调整。

(6)装箱机、卸箱机经此改造后,应对相应的箱、瓶输送系统做出相应的联动调整,以满足装箱机、卸箱机智能控制的要求,否则会出现等瓶等箱的停顿,影响整条生产线的运行效率。

5 结语

程序的改进及增加光电检测器及编码器,使系统更加完善、灵活、稳定可靠;吸瓶架动作的智能化处理,不仅提高了生产效率、减少了机械冲击对设备的损害,而且改变了一般单一速度的呆板控制方式。此改造项目已于生力(广东)啤酒有限公司瓶装自动化包装线获得成功,使单机生产效率提高了15%,单机能耗降低了2.1%,整条生产线生产效率提高了8%。

参考文献

[1]钟肇,冯太合.西门子S7-300系列PLC及应用软件STEP7.广州:华南理工大学出版社,2004.7:48～199