引言

煙草外包裝箱的剪帶是煙草行業(yè)生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié),傳統(tǒng)開箱主要依靠人工進行,勞動強度大,效率低,且存在安全隱患。一些廠家采用機器人實現(xiàn)自動拆箱,存在成本高的問題。鑒于此,本文采用機器視覺、伺服驅動、4PL、觸摸屏、工業(yè)網(wǎng)絡通信等先進的技術和設備,實現(xiàn)打包帶精準定位、剪切,并就地回收、粉碎,全自動運行,提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率,節(jié)約了資源。

1自動剪帶與回收系統(tǒng)結構設計

煙箱自動剪帶與回收系統(tǒng)位于煙箱拆包的前段環(huán)節(jié),針對人工去除打包帶的過程實現(xiàn)自動化操作,除進出口位置外,其余部位均采用全密封結構設計,實現(xiàn)人機的完全隔離,確保使用過程中的人身安全。

如圖)所示,輸送線上部設置有剪帶裝置,通過視覺檢測,確保每根打包帶的位置準確,并合理避讓存在有礙裁剪的風險,如金屬扣等的位置,通過輸送機構的精準調(diào)節(jié),減少對裁剪設備的損傷,延長設備的使用壽命。輸送帶的底部設置有打包帶的回收及粉碎機構,回收機構將已經(jīng)剪斷了的打包帶統(tǒng)一集中到設備中部,通過下拉機構將打包帶拖入粉碎機構中進行粉碎,從而大大減小了打包帶的體積,減少了員工規(guī)整打包帶的時間,避免了因打包帶過長或剪切部位過于鋒利造成的人員傷害,更利于打包帶的二次回收利用。

裁剪完畢后,位于箱體底部滾輪間的頂升機構會將煙箱托離滾筒面C500,此時位于滾輪間的打包帶收集機構會同步上移,并將打包帶匯攏到設備中央,然后整體實現(xiàn)下拉動作,將打包帶拉入輸送銀中。粉碎裝置結構如圖2所示。輸送銀與粉碎刀待機時為分開狀態(tài),

圖1煙箱自動剪帶與回收系統(tǒng)整體結構圖

當水平支撐導軌將打包帶拉下時,輸送銀合攏并轉動將打包帶牽引至粉碎刀進行粉碎處理。合攏的抓手會自動回到原位待命:因為高度有限,如將粉碎后的廢料直接落入刀頭下方的廢料箱,廢料箱的存儲量會很少,

因此粉碎的廢料會落入輸送器中,廢料會通過輸送器輸送到隔壁更大的廢料箱中,以降低清運的頻率。

圖2粉碎裝置結構圖

2控制系統(tǒng)設計

裁剪工位所對應的輸送帶為多驅動獨立控制的輸送機結構,當檢測到有煙箱過來時,對應輸送帶會單獨運行,將煙箱輸送到指定位置時,輸送機構停機,位于支撐架上部的視覺檢測裝置將對煙箱進行拍照,當發(fā)現(xiàn)煙箱上打包帶有金屬接頭時,系統(tǒng)會自動計算出避讓位置,通過輸送機構對煙箱進行微調(diào),以避免電剪在剪切時觸碰到金屬接口而損壞刀頭,縮短電剪的使用壽命。

開箱機采用PLC作為控制系統(tǒng)的核心,控制系統(tǒng)結構如圖3所示。通過安裝在設備上的傳感器檢測設備運行狀態(tài),并經(jīng)PLC運算處理,輸出控制信號控制設備自動運行。PLC與信息化生產(chǎn)管理系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)傳輸,可以通過工業(yè)網(wǎng)絡遠程監(jiān)控設備的運行狀態(tài),顯示生產(chǎn)工藝流程,統(tǒng)計產(chǎn)量及各種故障示警信息。通過人機交互界面,可對每班進料進行數(shù)據(jù)記錄,并與車間MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享,實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)可追溯管理。

本系統(tǒng)選擇匯川H3U一1616MTPLC作為主控制器,選擇SV610伺服驅動器作為執(zhí)行機構,控制輸送、收帶、壓帶電機運行。SV610伺服驅動器是匯川研制的高性能中小功率的交流伺服驅動器,支持Modbus、CANopen等通信協(xié)議。采用昆侖通泰HMI觸摸屏作為人機界面,負責參數(shù)設置和運行狀態(tài)監(jiān)控。機器視覺檢測采用MGS502(M)一H2千兆網(wǎng)工業(yè)相機,像素5.0MP。激光測距傳感器采用4~20mA模擬量輸出。PLC數(shù)字量接口地址分配如表1所示,PLC控制電路如圖4所示。

收帶、壓帶及剪切設備主回路電氣原理圖如圖5所示。

3實驗研究

根據(jù)上述方案設計制作了樣機,如圖6所示。

圖6樣機產(chǎn)品實驗測試

經(jīng)過現(xiàn)場實驗測試,該系統(tǒng)可以實現(xiàn)煙箱無人工干預自動開箱,改善了勞動環(huán)境:在打包帶拆除的同時,采用自動抽取式回收密閉粉碎儲存,實現(xiàn)了資源回收:配備人機交互界面,可對每班進料進行數(shù)據(jù)記錄,并與車間MEs系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享,實現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)可追溯管理。該裝置完全獨立,原產(chǎn)線及設備的操作功能和操作方式均保留不變,接線方式均保持不變,不會對原產(chǎn)線設備造成任何影響。

4結語

本文所述煙箱自動剪帶與回收系統(tǒng)不占用周邊系統(tǒng)提升了生產(chǎn)效率,改善了勞動環(huán)境,節(jié)約了資源,具有廣闊的應用前景。系統(tǒng)提升了生產(chǎn)效率,改善了勞動環(huán)境,節(jié)約了資源,具有廣闊的應用前景。