纸箱成型封底机的设计和电气控制

摘要：本文叙述了纸箱成型封底机的系统组成、主要技术参数和控制方案，箱子成型周期在控制过程中的作用，提出了解决箱板供给输送的不同驱动方法，论述了取箱板及箱板的翻转、箱子拉开成型、箱子折底边的结构和控制过程。
     关键词：纸箱成型  伺服电机  周期数据  啤酒包装
Carton former & bottom sealing machine’s design and control system
ZHANG Youliang1  Feng Yuquan1 GOU xiangmin2 Lu Jianzhang2
(1.Xi,an Hwasum Research Institude of Packing Technology,710014,China
 2.Xi,an Huawei Technical Development of light Industrial Machinery Co.,LTD)
Abstract:The article introduced the structure 、the main technical parameters and the control project of the carton former & bottom sealing machine, also discussed the functions of the carton former cycle in the control process. Solutions for carton supplying with different driving methods was provided. The machine’s structure and control project for the chipboard’s extraction、upturn、withdraw to former and hemline fold was demonstrated in the article.
Key words:Carton former, Servo motor,Cycle data,Beer packaging
    啤酒的干包装主要是热收缩膜包装和纸箱包装两种形式，基本上淘汰了周转箱的包装。热收缩膜包装的经济实用性，成为啤酒饮料区域销售的优选包装形式。纸箱包装是啤酒、饮料的高规格、高档次的包装，解决了跨区域销售长途运输的问题，弥补了热收缩膜包装的缺陷，两者互补，是啤酒、饮料包装不可缺的两种包装形式之一。
    新建的啤酒包装线的干包装设备可以自由配置，能满足不同产量的需求。已有2 -2.4万瓶/小时啤酒包装线的设备选型配置，首选一台40包/分钟的热收缩膜包装机，增加一套纸箱包装机就遇到了设备布局的局限性。最经济实用的解决办法是利用原有的周转箱装箱机，增加一台预制纸箱成型封底机和一台纸箱封箱机。我们通过市场调研，设计出40箱/分钟纸箱成型封底机设备，适合我国啤酒行业需求，满足了市场需要。
    1纸箱成型封底机简介
    1.1纸箱成型封底机的基本组成
    纸箱成型封底机主要由纸箱板储存供给机构、取板和翻转机构、箱板和纸箱传送机构、开箱成型机构、底边折边机构、喷胶封底机构等组成。纸箱板储存供给机构作用是箱板的储存和供给，每取走一张纸板，供板系统前移一个纸板厚度。取板和翻转机构将垂直取得的纸板翻转后水平放入传送链。箱板和纸箱传送机构将取得的纸板和成型折边的纸箱进行传送。开箱成型机构将纸板拉开成型、固定，底边折边机构分两次折底边，喷胶封底。
    1.2纸箱成型封底机的主要技术参数
    公称生产能力：40箱/分钟
    压缩空气压力：6-8Bar
    压缩空气消耗量：640m3/h

 
     图2预制纸箱成型封底机的的控制系统示意图
的选择是增量型编码器，它与电机转速成正比的频率产生脉冲，伺服控制器对脉冲计数，以便进行控制。通过编码器的专用接口，将主编码器的数据传送到PLC（存放在M中）中，M的数值就反映出机器的运行位置。
在开箱封底过程中，每完成一个箱子成型，在箱子成型处安装一个检测开关B1，利用B1对M复位，M的数值周期性变化，M中的数据就反映出箱子成型周期内的位置数据。在每一个箱子成型周期内，取纸板、开箱、折边、喷胶、封底等， M有一一对应的数据关系，根据一一对应的数据对机器的每一个动作进行控制。
2 箱板供给输送的驱动方案
2.1箱板供给输送方案1—汽缸驱动
如图3所示，箱板供给输送方案1主要由驱动气缸、驱动调整机构、驱动轴、超越离合器等组成。调整气缸的连杆和驱动调整机构，控制气缸每动作一次，供板系统位移的距离，超越离合器的作用是气缸动作的过程中，保障位移的单方向性。该方案的优点是成本低，控制简单，每取出一个纸板，气缸动作一次。缺点是调整精度低，位移量调整准确性差。

图4 纸箱板供给伺服电机驱动组成简图
1-纸箱板储存库   2-伺服电机   3-减速机   4-驱动轴

3 开箱成型的设计和控制
开箱成型的过程包括取箱板及箱板的翻转、箱子拉开成型、箱子折底边（包括长边和短边）、喷胶封底、箱板和箱子输送等工序，结构设计紧凑，动作控制协调，箱子成型周期概念的应用，使多道工序同时完成，克服了顺序控制的缺点，提高了箱子成型封底的产量，是一个典型的光机电一体化设备。箱子折长边过程完全由机械结构完成，喷胶封底的结构比较简单，文中不作论述。
3.1取箱板及箱板的翻转
取箱板及箱板的翻转机构如图5所示，由箱板传送链、取板吸盘、翻转机构、翻转气缸等组成。箱板传送链由伺服电机驱动，输送取到的纸钣。取板吸盘、翻转机构、翻转气缸完成了取板。在控制过程中，增加了纸板检测，气缸的状态检测功能，通过周期寄存器数据对设备动作的位置判断，控制气缸的动作，提高了动作的准确性。

 
图5 取箱板及箱板翻转机构组成简图
1-翻转后的纸箱板   2-箱板传送链   3-取板吸盘  
4-翻转机构         5-翻转气缸

3.2箱子成型机构
箱子成型机构如图6所示，由箱板拉开吸盘、箱板固定吸盘、拉开机构、拉开气缸、箱子拉开成型状态检测光电开关等组成。箱板到成型位由周期寄存器的数值判断，如果到位，箱板固定吸盘打开，固定箱板，拉开气缸动作到打开初始位，成型吸盘打开吸住纸板，拉开气缸复位，箱子成型光电开关检测，箱子成型动作完成，等待折底边工序。