自动装箱气动控制系统设计

1.引言

目前，实现自动化生产是各个工业部门提高效率、增加产能的重要手段之一。在自动化生产流水线上，包装环节是不可或缺的一个部分。实现自动装箱的方法有多种，而其中气动控制系统的应用十分广泛。气动控制系统具有装置结构简单、轻便，安装维护方便，压力等级低，使用安全，环保无污染，响应速度快，防火、防爆、防潮，且气源制造简单，成本低等优点，适合工业中复杂的工作环境。此外，针对自动装箱系统需要产品在箱内整齐划一的特点，气动控制系统通过多个行程开关及气缸的组合设计，使得在自动装箱过程中，不但能够提高装箱效率，而且还能够高品质地完成产品的整齐装箱。

2.自动装箱气动控制系统的组成

自动装箱气动控制系统的工作原理如图所示：

装箱系统的全部动作由托箱气缸A、托产品气缸B、装箱气缸C和推箱气缸D完成。A、B、C、D四个气缸都是普通双作用气缸，驱动气缸动作的是四个二位五通的双电控换向阀，气缸动作的位置和距离由多个行程开关来决定。

2.1.产品托放过程

在自动装箱系统工作时，首先运送纸箱的传送带启动，当第一个纸箱到位后，触动行程开关1，纸箱传送带停止运行，同时产品传送带开始运行。当产品排列在托物板上，每排满规定的个数，就碰到行程开关2，此时产品传送带停止运行，电磁铁3YA通电，托产品气缸B将托物板托起，使产品通过搁物板后搁在搁物板上（搁物板采用的是只能上翻，不能下翻的设计）。这时行程开关2松开，产品传送带继续运送产品，如此反复动作，便可实现多层一定个数的产品的整齐堆放。

2.2.产品装箱过程

当产品堆放到一定高度时，便可触动行程开关4，由此发出的信号使电磁铁1YA通电，托箱气缸A的活塞杆伸出，使托板托住箱底，当托板升起触动行程开关7时，电磁铁5YA通电，装箱气缸C推动装箱板，将叠放整齐的多层产品推入纸箱内，推动的距离由行程开关6决定，当装箱气缸C活塞杆上的挡板碰到行程开关6时，气缸便退回。

2.3.推箱、封箱过程

纸箱放置在一个平板上，平板由一个气动支撑杆支撑着，当纸箱的重量增加时，支撑杆便被往下压，当纸箱的重量增加到规定的大小时，支撑杆下降到行程开关8的位置，触动行程开关8。此时，说明装箱已经完成。当行程开关8被触动，并且装箱气缸已经退回，触动行程开关5时，电磁铁7YA通电，推箱气缸D的活塞杆伸出，在没有触及行程开关9之前，推动推箱板，将装好产品的纸箱推到第三个传送带上，再送到封装机处贴上封箱条。

至此，完成一次循环操作。

2.4.行程开关的设置

整个系统涉及9个行程开关，不同的行程开关有不同的作用。其中，行程开关2决定每一层的产品个数，行程开关4决定产品堆放高度，根据不同的产品规格，调节行程开关2、4的位置，由此可以适应各种产品的批量装箱处理。气动支撑杆的承压力可调，通过调节气动支撑杆的承压力，来适应不同重量产品的装箱需求。也可通过改变行程开关8的位置来达到同样的目的。其他的行程开关也都是用于判定是否到达指定位置，从而触发下一个环节的操作的。

3.自动装箱气动控制系统的特点

3.1.不用增速机构即能获得较高的运动速度，使系统能快速自动地完成各个动作，动作迅速、平稳、可靠。

3.2.动作气缸均采用二位五通电磁阀作为主控阀，各行程信号由行程开关取得，以实现气缸的顺序动作，可任意调整气缸的行程，由此适应不同产品的规格要求。系统结构简单，调整方便。

3.3.重量轻、刚性好、成本低，空气泄漏对环境无污染，对管路要求低。

3.4.拓展性好，若需要实现多个气动系统的控制，还可结合PLC控制技术，接线简单，用程序控制，修改方便，具有很大的柔性和通用性，可靠性高。

4.自动装箱气动系统的设计原则

4.1.根据生产线的规模确定空气压缩机的容量，一般有多个装箱点的工厂，选择单个大风量的空压机比选择多个小风量的空压机在总体能源效率方面更好；根据生产场所、产品对压缩空气品质的要求及经济性来确定气源净化辅助设备，一般食品行业比其他行业对空气品质的要求更高，因此需要净化性能更优的辅助设备。

4.2.供气系统的吸气管路管径应大一些，以降低压力损失，排出管路应能耐高温高压与振动。根据工作环境选择管道的材料，一般的工作场所压力和温度不高，选择软管不仅拆装方便，密封性能也好，适合于气动元件之间的连接。

5.结束语

在能源紧缺的时代，没有比使用空气更加经济实惠的了。利用气动控制系统实现自动装箱，既能够节约成本，免除污染环境的后患，而且能够提高效率，降低人工消耗，还能够结合PLC控制技术实现更大规模的整体控制。因此，自动装箱气动控制系统一方面将人们从机械化的生产过程中解放了出来，另一方面通过精确的控制，使产品的包装更加整齐美观。

参考文献：

[1] 左健民.液压与气压传动.北京：机械工业出版社，2007

[2] 张继忠.包装机传动系统方案设计.《现代制造工程》2005年S1期

[3] 冀宏.液压气压传动与控制.武汉：华中科技大学出版社，2009

作者简介：

赖丽莉（1983-）女，四川自贡人，四川化工职业技术学院，助教

研究方向：电气自动化、机电一体化