搓纸轮自动封装系统设计

引言

目前,市场上还没有针对搓纸轮包装环节的一套完整的自动化设备能够代替效率低下的人力方式实现搓纸轮的包装。基于市场的需求,我们设计出了一套搓纸轮自动化包装设备,能够实现对搓纸轮包装袋、自封袋、包装箱的贴标、开袋、装搓纸轮、封口等一系列步骤的操作,提高了生产效率,降低了人力成本。

1系统总体设计方案

1.1系统功能设计

生产设备全部基于自动化,因此需要多块控制板作为中央控制器、设备的衔接控制模块,并采用传感器、机器臂等元器件。图1为设备结构原理图。

图1 结构原理图

1.2系统工作原理和组成

(1)贴标签:传送带将塑料袋有序地传送过来,自制贴标装置将标签贴上。

功能的具体实现方案:该环节采用一个交流电机(直流电机经实际检测稳定性相对来说比较差)控制直角杆的转动(标签的下放动作),交流电机的正反转采用C语言程序控制三个继电器的高低电平来实现。当有塑料袋到达指定位置时,光电传感器会检测到物体,经2次检测无误后,贴标设备才会准确地放置在塑料袋上,进行贴标。

(2)开袋和抓取:采用真空式开袋方式,需要两个吸盘设备将塑料袋吸起,两边拉伸将塑料袋打开。

功能的具体实现方案:目前开袋有两种方式(一是人形机械手的自动抓取,二是采用真空开袋的方式),经实际检测,发现机械手的抓取会使塑料袋严重变形,并且不容易抓取,因此采用了真空开袋的方式。抓取时,通过真空泵使机械臂连接的管子形成真空,达到一个吸力的效果,当有物体到达时光电传感器同时也会检测到,并使机械臂做出相应的动作组,完成塑料袋的自动抓取。

(3)放置搓纸轮:制作一个活塞式的装置进行搓纸轮投放。

功能的具体实现方案:使用电机与齿轮相结合来实现搓纸轮的投放,即当前一步机械臂做出动作时,传感器检测到有物体经过,就会给传动装置一个信号,使传动装置做出相应的机械动作,推动搓纸轮的运动,当塑料袋过来时进行准确投放。推动装置基于电机推动齿轮的运动来实现对搓纸轮的准确投放。

(4)封袋:使用热熔式封口机,采用电机带动传动轴的方式从而控制封口机的关闭,封口机内置有一个弹簧,电机传动轴撤离后,弹簧会自动使封口机弹开,从而实现封口机的开口。封口机内置加热装置,塑料袋来的时候会自动加热,从而使塑料袋缝合。

(5)装箱:在计算一定数目大袋后,经传动装置装箱。

2系统软件设计

2.1系统软件

80C51单片机、Arduino开发板、PC(winxP、win7、win8、win10)。

2.2配置软件

Keil、C++、idche[Arduino1.8.5(windowsstore1.8.10.0)]、solidworks2015。

3调试

3.1程序调试

系统设计是在Arduino环境下进行的,Arduino软件支持C语言的编程及调试。

3.2实物调试

3.2.1测试方案

对四大模块进行全方位的调试:

(1)机械臂:根据场地和其他因素对机械臂进行准确的调试。

(2)塑料袋的贴标设备:该模块是对标签粘贴的位置进行调试,即是否将塑料袋粘贴到指定位置。

(3)搓纸轮的投放模块:对通过光电管检测后搓纸轮能否准确投放进行调试。

(4)封口机的缝合模块:对直流电机进行调试。

3.2.2测试设备

Arduino开发板、lobotservocontrol.exe。

4结论

一套完整的搓纸轮自动封装设备应该可以实现以下功能:

(1)可应用扩展性:在设备更换及系统升级上应有很大的灵活性,如在产品实际应用中发现问题,应在解决问题的基础上实现对机器的优化,以使机器更能适应工厂的生产需求。

(2)可靠性:随着自动化技术的发展,各种自动化设备用得越来越多,仪器相互产生电磁干扰现象也越来越严重,以致影响了设备的正常运行。为此,本文所述搓纸轮自动封装设备在单片机、控制板、传感器上安装了封闭较好的金属外壳,连接线采用带铜丝网的屏蔽电缆,既可以提高设备的抗扰性,又可以提高设备的可靠性,以适应复杂环境下的工作。

(3)防错处理技术:如果设备不能正常运行或产品包装出现失误,设备就会自动剔除残次品,或停止包装流程,避免更多原材料的浪费。为此,在电路中连入了蜂鸣器报警系统,当出现需要报警的信息时蜂鸣器报警系统会进行报警,由传感器接收到错误信息并反馈到下一个环节,下一个环节通过上一个环节的信息提取,做出相应反应。

(4)防呆技术:在操作、维护等方面充分考虑了人性化设计,并添加了防呆设计等,不但可以确保设备和人身安全,还可以帮助企业提升生产出来的产品质量。