面向气雾剂阀门的包装设备控制系统研发

    气雾剂阀门包含阀杆、阀室、封杯、弹簧等。气雾剂阀门最主要的作用就是将密闭容器中的产品通过阀的特殊结构释放出来,根据要求呈雾状、泡沫状、胶状等。

    目前的气雾剂阀门组装生产线可实现每分钟约360个的产量,但是现在企业的现状是:每台生产线的末端需要配备1个工人将产品装箱打包,而在装箱的过程中由于人工操作的局限性,不能充分发挥生产线每分钟360个的效率,为此需要研制高速全自动的装箱设备以提高生产的效率和产品质量。

    目前国内的一些包装设备主要有两种: (1)以继电器为主控制元件的传统型高速自动包装设备,其电路结构简单,技术要求不高,成本较低,控制功能简单,适应性不强。主要用于单机工作和逻辑动作简单的大批量生产; (2)采用可编程控制器的高速自动包装设备,可编程控制器有较高的稳定性和灵活性,但还是介于继电器控制和工业级计算机控制之间的一种控制方式,与工业控制机相比还有很大的差距。

　　作者所在课题组应用工业控制计算机和固高的运动控制卡研发面向气雾剂阀门行业的高速自动包装设备并形成批量的生产能力,解决气雾剂阀门行业生产的瓶颈问题,具有显著经济效益和社会效益。

    1　包装设备的本体结构和功能

    1·1　阀门结构及装箱要求

    气雾剂阀门的本体结构如图1所示。

    对于以上的气雾剂阀门,设计一个长方体的包装箱,参数如表1所示。

    1·2　包装设备结构

    自动包装设备完成的逻辑动作包括:抓料及平移到纸箱顶、下移到箱底、小平移放料及小平移复位、上移到箱顶、平移到初始抓料位置等。

    高速包装设备的本体结构图如图2所示,采用SolidWorks进行建模。一个典型的三自由度的机械手,在三个伺服电机的驱动下,实现xyz3个方向的运动。这个设备的功能就是实现一系列的快速包装动作,根据用户的要求和包装箱的结构,需要设计以下功能参数。

    (1)工作速度。每个工作周期需耗时9·6 s,包括4次的抓取阀室排箱过程。每次取料16件,工作速度约400个/分钟(按每次最大行程计算)。

    (2)节拍。每个周期为4次小周期A-A-B-B。小周期A动作及需时:①抓料及平移到纸箱顶,需时0·5 s;②下移到箱底,需时0·6 s;③小平移放料及小平移复位,需时0·2 s;④上移到箱顶,需时0·6 s;⑤平移到初始抓料位置,需时0·5 s。合计时间2·4 s。小周期B动作及需时:①抓料及平移到纸箱顶(旋转180°)需时0·5 s,②下移到箱底,需时0·6 s;③小平移放料及小平移复位,需时0·2 s;④上移到箱顶,需时0·5 s;⑤旋转180°和平移到初始抓料位置,需时0·6 s。合计时间2·4 s。