氣動直線式自動定量灌裝機(jī)在飲料、制藥等行業(yè)已得到廣泛的應(yīng)用, 由于它采用了觸摸屏和PLC, 使灌裝機(jī)定量調(diào)整變得直觀和簡捷, 因此受到很多需要經(jīng)常調(diào)整灌裝量的包裝企業(yè)的歡迎
1 總體結(jié)構(gòu)
氣動旋轉(zhuǎn)式自動定量灌裝機(jī)由機(jī)械傳動部分、電氣控制部分和氣動控制部分組成 (見圖1) 。機(jī)械傳動部分主要完成進(jìn)出瓶工作;電氣控制部分主要完成定量調(diào)整、存儲、速度調(diào)整以及故障監(jiān)測報(bào)警功能;氣動控制部分主要完成氣源的分配及各灌裝閥的開閉。
圖1 氣動旋轉(zhuǎn)式自動定量灌裝機(jī)總圖 下載原圖
Figure 1 General layout of pneumatic Rotary quantitative automatic filling machine
1.總進(jìn)液角座閥2.儲氣罐3.無瓶檢測光電開關(guān)4.電控箱5.灌裝頭6.灌裝角座閥
2 關(guān)鍵技術(shù)及其解決方案
2.1 灌裝量轉(zhuǎn)換為灌裝閥開閉時間
氣動旋轉(zhuǎn)式自動定量灌裝機(jī)沿用了直線式灌裝機(jī)定時灌裝的方式, 即在恒壓狀態(tài)下將灌裝量轉(zhuǎn)換為角座閥開閉時間, 并根據(jù)生產(chǎn)過程中檢測出的每個灌裝頭的灌裝誤差, 由觸摸屏對各個灌裝頭進(jìn)行校正, 將校正參數(shù)存儲于PLC內(nèi)部, 所有這些參數(shù)在觸摸屏上均以mL為單位進(jìn)行顯示, 因此定量調(diào)整直觀、快捷。觸摸屏畫面見圖2。
2.2 灌裝頭定位的處理
直線式灌裝機(jī)在灌裝時, 每個頭的位置相對固定, 所有灌裝頭在瓶子輸送到位后同時開啟, 而旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)是在旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)瓶和灌裝, 由于每個頭的校正參數(shù)不一樣, 因此必須在開啟灌裝閥之前判斷是哪一個灌裝頭處于灌裝區(qū)域, 從而確定開啟哪一個灌裝閥和通過計(jì)算確定閥開啟的時間。在該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中, 為了使灌裝頭信號準(zhǔn)確送入PLC, 將電感式接近開關(guān)固定安裝, 并在其下方有效距離內(nèi)安裝一個旋轉(zhuǎn)分度盤 (見圖3) , 該分度盤與灌裝頭準(zhǔn)確對應(yīng)并隨灌裝頭旋轉(zhuǎn), 通過旋轉(zhuǎn)分度盤上的金屬感應(yīng)片和固定安裝架上的接近開關(guān)確定哪一個灌裝頭進(jìn)入灌裝區(qū), 并將信號送入PLC, 確保灌裝閥的開啟不會發(fā)生錯誤動作。
圖2 灌裝機(jī)定量調(diào)整及存儲觸摸屏畫面 下載原圖
Figure 2 The picture of adjusting quantitatively and storing touch screen of filling machine
圖3 灌裝頭定位裝置 下載原圖
Figure 3 Locating device of filling head
圖3 灌裝頭定位裝置 下載原圖
Figure 3 Locating device of filling head
2.3 無瓶不灌裝的處理
灌裝過程中確保無瓶不灌裝是非常必要的, 由于旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)采用下凸輪結(jié)構(gòu)將瓶子抬起并送入導(dǎo)瓶套內(nèi), 從而確保灌裝嘴與瓶口對齊, 當(dāng)有瓶子時, 在瓶口送入導(dǎo)瓶套的同時推動信號板抬起, 擋住光電開關(guān), 發(fā)出有瓶信號, 灌裝閥開啟;如無瓶則信號板不會抬起, 光電開關(guān)不發(fā)出信號, 灌裝閥也不會開啟, 從而實(shí)現(xiàn)了無瓶不灌裝 (見圖4) 。
2.4 旋轉(zhuǎn)儲氣罐進(jìn)氣端品的處理
在旋轉(zhuǎn)式氣動灌裝機(jī)中, 負(fù)責(zé)為各灌裝閥提供氣源的儲氣罐是隨灌裝頭旋轉(zhuǎn)的, 因此, 在設(shè)計(jì)中選用了德國Festo旋轉(zhuǎn)型快插接頭QSRL-G3/8-10 (見圖5) 作為進(jìn)氣端口接頭, 固定進(jìn)氣端與氣源聯(lián)接, 旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端與儲氣罐聯(lián)接, 從而有效地解決了為旋轉(zhuǎn)中的儲氣罐輸送壓縮空氣的問題。該旋轉(zhuǎn)接頭最大旋轉(zhuǎn)速度可達(dá)25 r/min
圖4 無瓶不灌裝裝置 下載原圖
Figure 4 No refilling device without bottles
1.灌裝角座閥2.無瓶檢測光電開關(guān)3.信號板4.灌裝瓶
圖5 Festo旋轉(zhuǎn)型快插接頭 下載原圖
Figure 5 Festo Rotary quick inserting joint
1.固定進(jìn)氣端 (與氣源聯(lián)接) 2.旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端 (與儲氣罐聯(lián)接)
2.5 電源的分配
灌裝閥的準(zhǔn)確開閉關(guān)系到灌裝精度, 為保障在灌裝過程中對每一個電磁閥的準(zhǔn)確控制, 采用了全封閉式過孔導(dǎo)電滑環(huán)對PLC輸出端的信號進(jìn)行傳遞, 以確保灌裝閥的準(zhǔn)確開關(guān)
3 PLC程序設(shè)計(jì)
旋轉(zhuǎn)式氣動灌裝機(jī)的工作流程見圖6。
圖6 氣動旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)工作流程圖 下載原圖
Figure 6 Main procedure of pneumatic Rotary filling machine
灌裝機(jī)啟動運(yùn)轉(zhuǎn)后, PLC根據(jù)固定在安裝架上的接近開關(guān)的信號, 確認(rèn)進(jìn)入灌裝機(jī)的灌裝頭號;同時置瓶臺上升, PLC確認(rèn)灌裝頭下是否有瓶, 如有瓶, 則調(diào)用存儲在PLC內(nèi)的灌裝量, 確認(rèn)灌裝閥開啟時間;使用壓力開關(guān)和浮球開關(guān)確認(rèn)氣壓和液位正常后, 打開灌裝閥開始灌裝, 在到達(dá)灌裝時間后, 關(guān)閉灌裝閥;灌計(jì)完畢后置瓶臺下降, 出瓶撥盤將完成灌裝的瓶子送出到輸送線上
4 結(jié)論
氣動旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)不僅保留了氣動直線式灌裝機(jī)定量調(diào)整方便、直觀的優(yōu)點(diǎn), 而且還有效解決了氣動直線式灌裝機(jī)生產(chǎn)效率低, 間歇式的生產(chǎn)過程, 大大提高了生產(chǎn)效率和工作的穩(wěn)定性。由于采用了以PLC為核心的控制系統(tǒng), 因此能適時監(jiān)測氣壓不足、液位不足、卡瓶等故障并及時報(bào)警, 保障生產(chǎn)穩(wěn)定可靠地進(jìn)行。