钮扣自动计量与装袋机的研制

邱建忠

（温州技师学院，浙江 温州 325000）

浙江省温州市桥头镇，是中国著名的钮扣之都。桥头是中国钮扣产销基地，被誉为“世界第一大钮扣市场”和“东方的布鲁赛尔”， 如此庞大的钮扣生产企业群，如此巨大的钮扣计数量和装袋，至今还是用最原始的手工计量与装袋,传统的手工计量与装袋技术的落后，存在着计量不准确和浪费劳动力成本的缺陷。本文所研制出钮扣自动计量装袋机采用多通道同时累加技术和激光精确技术实现了整机运行的高效、准确和稳定，对整个钮扣制造业发展具有一定指导意义。

1 工作原理

图1是本文所设计的钮扣自动计量装袋机的工作原理。假设每袋钮扣数为100粒，袋长为70mm。电磁振动盘启动，使钮扣自动整理排列成三列，沿三个通道自下而上向通道口进给，在通道口设有激光计数传感器，各钮扣分别通过传感器进入包装袋。控制阀A、B、C同时开启，当包装袋中的钮扣总数量≥95粒时，控制阀B与控制阀C关闭，而控制阀A进行最后精确计数，此时振动盘与激光计数传感器继续进给与计数，当包装袋中的总数量＝100粒时，控制阀A关闭。滚轮在步进电机的作用下向下拉伸70mm，待拉伸完毕，进行封口和剪切，本次循环结束。

2 纸带运动控制

图2 纸带控制原理

图1 钮扣自动计量装袋机工作原理

图3 钮扣激光精确计数计数过程

纸带运动控制在整个钮扣自动计量装袋机具体有重要作用，如图2所示为纸带控制的工作原理。光电探头安装在卷筒出口处，检测卷筒是否缺纸带，并可时时计算剩余纸带的长度。具体要求有一定重量的配重棒主要作用是为了张紧包装纸带，光电传感器S1和光电传感器S2分别来控制纸带上升与下垂的距离。当配重棒上移至S1检测位置，光电传感器 S1动作，说明纸带垂下距离过小，送料电机启动，使纸带垂下距离加大。当配重棒下移至S2检测位置，光电传感器 S2动作，说明纸带垂下距离过大，送料电机停止运动。当配重棒位于光电传感器S1和S2之间，则无需调整纸带的下垂长度，送料电机保持停止运动状态。

3 激光精确计数系统

钮扣的自动计数主要的工作器件是光纤传感器，光纤传感器的主要组成部分有光源、光导纤维、光传感器元件、光调制机构和信号处理器等。其工作过程如图3所示，钮扣在振动盘的作用下逐个通过光纤传感器，由光纤传感器发出的脉冲数进行计算。在实验过程中，我们发现钮扣在振动盘的通道中运动时，存在钮扣局部重合现象，钮扣局部重合现象的出现无法整机保证计数的准确性，因为当光纤传感器恰好检测到局部重合位置时，它的输出脉冲就会丢失，进而导致计数错误，出现漏计、错计等现象。

针对局部重合问题，最理想的办法是使每个钮扣一个个能分开，钮扣振动排列时的速度比较慢，若是在出口处以更快的速度使钮扣运动，这样就能达到逐个分开钮扣的目的，于是我们在钮扣通道品口增设了吹气品口,如图4所示。在强力气压的作用下，快到通道口的钮扣会以较快的速度脱离通道，这样与原来振动盘中的运动速度形成了明显的速度差，从而使钮扣能逐个分开能过，达到了准确计数的目的。

4 临时储存盒实现高效计数

为了极大程度提高计数速度，本课题设计了临时储存盒来辅助计数，见图5。开始计数时，多通道共同计数，当总钮扣数快接近设定值时，临时储存盒底板气缸推出、使临时储存暂时封闭，其钮扣不会掉入包装袋中，此时仅留一个通道继续向包装袋中进行精确计数，直至总钮扣数等于设定值。与此同时，其他通道一直工作，其计量的钮扣暂时存放在临时储存盒中，待此次包装袋封口完毕，所有临时储存盒的底板在气缸的作用下全部打开，继续下一袋循环。

图4 喷气和光纤计数系统示意图

结语

钮扣自动计量装袋机研制成功后，投入到钮扣生产企业进行试生产，各项功能达到了预先设计的目标。计量与装袋效率大大提高，目前已经正式投产，经过一年多的实践证明，系统运行良好，整机稳定可靠，取得了良好的经济效益。

图5 临时储存盒

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