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碼垛機(jī)是自動化生產(chǎn)線上必不可少的自動包裝設(shè)備,碼垛機(jī)通過對物品的輸送、旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn),堆積、組合等動作,實現(xiàn)物品各種形式堆疊、碼垛,將袋狀或者箱體類對象依照特定的次序和設(shè)定碼放在目標(biāo)區(qū)域內(nèi),以便完成物品的搬運、存儲、裝卸、運輸?shù)任锪鞴ぷ?可大大降低操作人員的勞動強(qiáng)度,提高輸送效率及包裝質(zhì)量。
該文對軟包裝袋碼垛關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究,采用CAD/CAE技術(shù)實現(xiàn)軟包袋自動碼垛生產(chǎn)線的設(shè)計,全自動碼垛生產(chǎn)線主要由壓平輸送機(jī)、緩?fù)］斔蜋C(jī)、轉(zhuǎn)位輸送機(jī)、托盤倉、托盤輸送機(jī)、編組機(jī)、推袋裝置、碼垛裝置、垛盤輸送機(jī)等組成。碼垛過程在PLC控制下自動完成,正常運轉(zhuǎn)時無須人工干預(yù),設(shè)備制造及維護(hù)簡單,成本低,碼垛效率高,主要用于化工、糧食、藥品等行業(yè)的粉、粒、塊狀物料（如面粉、水泥、化肥等）包裝袋的全自動碼垛,可替代昂貴的進(jìn)口設(shè)備。
1軟包裝袋碼垛生產(chǎn)線總體方案的設(shè)計
1.1概述
軟包裝袋碼垛生產(chǎn)線由于所包裝的物料有著不同的特性,所以料袋有著不同的規(guī)格型號,但所完成的碼垛功能不變,所以當(dāng)碼垛不同料袋時,碼垛生產(chǎn)線的基本構(gòu)成變化不是很大。該文中的碼垛生產(chǎn)線主要針對水泥編織袋設(shè)計,水泥料袋尺寸為650×400×150mm、灌裝重量為50kg。軟包裝袋碼垛生產(chǎn)線的組成部分主要有倒袋裝置①、斜坡輸送機(jī)②、單袋整形裝置③、轉(zhuǎn)位裝置④、緩?fù)］斔蜋C(jī)⑤、編組裝置⑥、推袋裝置⑦、壓袋裝置⑧、分層機(jī)⑨、升降機(jī)⑩、垛盤輸送機(jī)、承垛輸送機(jī)、托盤輸送機(jī)、以及托盤倉。
1.2軟包裝袋碼垛生產(chǎn)線的工藝流程
軟包裝袋碼垛生產(chǎn)線的工藝流程如下所示:灌裝好的料袋經(jīng)過輸送機(jī)送入碼垛生產(chǎn)線,首先倒袋裝置把灌裝好的料袋推倒放平、定向,使其以平臥的姿勢順著傳送帶輸送；斜坡輸送機(jī)用來完成料袋從低到高的輸送,經(jīng)過斜坡輸送機(jī)到達(dá)單袋整形裝置,單袋整形裝置對不規(guī)則料袋進(jìn)行壓平,使得料袋變得規(guī)則、整齊；轉(zhuǎn)位裝置按照碼垛需要對部分料袋進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；緩?fù)］斔蜋C(jī)在進(jìn)入編組機(jī)之前對料袋起到了緩?fù)Ｗ饔茫痪幗M機(jī)是將緩?fù)］斔蜋C(jī)輸送來的料袋進(jìn)行“2-3編組”即“2橫”或“3豎”的編組；推袋裝置將編組好的料袋推至緩?fù)０寤蛘叻謱訖C(jī)；分層機(jī)接到推袋裝置輸送過來的料袋后,打開閘門,使料袋落到垛盤上；壓袋裝置氣缸伸出帶動整形板對垛層進(jìn)行整形,整形完畢后,整形氣缸復(fù)位；升降機(jī)帶動垛盤下降到特定的高度后閘門關(guān)閉,升降機(jī)帶動垛盤上升到上限位等待下一層的碼垛,即碼垛好一層,重述上述動作,直到碼垛好設(shè)定的碼垛層數(shù)即為一垛后,升降機(jī)帶動垛盤下降到承垛輸送機(jī),由垛盤輸送機(jī)輸出,等待叉車運走。與此同時,托盤倉會在控制系統(tǒng)的操縱下放出一個空托盤,由托盤輸送機(jī)輸送到碼垛工位進(jìn)行碼垛。
2軟包裝袋碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計
控制系統(tǒng)是軟包裝袋碼垛生產(chǎn)線實現(xiàn)全自動碼垛的核心部件,是決定生產(chǎn)線性能的主要因素。碼垛生產(chǎn)線的各種控制為開關(guān)量,I/O點數(shù)較多,選用西門子的S7-200型PLC,因碼垛生產(chǎn)線中輸入/輸出端子數(shù)目較多,碼垛生產(chǎn)線上我們選用S7-200CPU226DC/DC/DC,以及一個EM223(16DI/16DO)和兩個EM221(16DI),總共有72個輸入點和32個輸出點,可以滿足控制需要。
碼垛生產(chǎn)線在工作時,各個環(huán)節(jié)都不是獨立存在的,彼此之間存在緊密的聯(lián)系,因此必須保證各個環(huán)節(jié)的適當(dāng)配合,才能確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行。碼垛生產(chǎn)線的操作信號、工作狀態(tài)等信號作為輸入信號傳遞給PLC。其中手動輸入信號包含了各設(shè)備的啟動、停止等操作的28個按鈕,即28個輸入信號；位置檢測開關(guān)包括了升降機(jī)上限位等4個限位開關(guān)和料袋是否到位、托盤是否到位等37個光電開關(guān),總計69個輸入信號。輸出信號用來控制碼垛生產(chǎn)線上各個電機(jī)、氣缸動作,其中控制接觸器有13個輸出,控制電磁閥有16個輸出。
為了滿足生產(chǎn)的需要,碼垛生產(chǎn)線需要有手動工作方式和自動工作方式兩種工作方式。在手動工作方式下,使用者需要操作就地箱按鈕來完成碼垛生產(chǎn)線的每一個動作,例如轉(zhuǎn)位、升降、釋放托盤等動作；在自動工作方式下,碼垛生產(chǎn)線通過子程序的調(diào)用控制各部分的動作,從而使得碼垛生產(chǎn)線能夠連續(xù)的工作,其總體控制流程圖如圖1所示。

3結(jié)語
經(jīng)過組裝調(diào)試,整套生產(chǎn)線滿足生產(chǎn)需要,已經(jīng)在威縣科創(chuàng)食品機(jī)械有限公司得到初步運行,運行可靠,狀態(tài)良好,可以替代同類進(jìn)口產(chǎn)品及機(jī)器人碼垛功能。
 

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