【4,L润滑油包装生产过程中装箱缺桶自动检测装置设计及应用】200L润滑油多重

　　摘要:针对中国石油大连润滑油厂包装车间4 L润滑油包装生产过程中装箱缺桶的现象,经过对装箱生产过程详细研究和分析后找出了包装箱中缺桶的原因,并针对该原因设计了一套相对应的自动缺桶检测装置,通过设置两个检测拨杆来检测是否缺桶,并通过光电管把检测信号传送到报警系统,有效解决了装箱缺桶的问题。整个设计包括机械结构及电路控制两部分,其中机械部分可以实现高度和宽度的调整,以适用于不同规格的包装桶。
　　关键词:4 L桶;自动装箱;自动缺桶检测系统;光电管;继电器
　　中图分类号:TH246 文献标识码:A
　　
　　The Design and Application of a Set of Automatic Detection Device against Missing Bottles in 4-Litre Lube Oil Packaging Production Process
　　ZHOU De-peng, LIAO Dong-mei, XI Jie
　　(PetroChina Dalian Blending Plant, Dalian 116032, China)
　　Abstract:A set of automatic detection device was designed and made to solve the missing of bottles problem in 4-litre lube oil packaging production process in PetroChina Dalian Blending Plant after a detailed study and analysis of the reasons for missing of bottles in the process of package. Two levers and a photocell were located to detect whether or not missing of bottles and the signal of missing bottles from the photocell was sent to the alarm system. There are two parts in all design, one is mechanical structure and the other is electric control circuit. A variety of bottles can be packed through the adjustment of height and width of the device.
　　Key words:4-litre bottle; automatic packing; automatic detection system for missing bottles; photocell; relay
　　
　　0 前言
　　
　　中国石油大连润滑油厂主要生产任务是进行昆仑润滑油部分品种的调合及各种包装工作。其中4 L昆仑润滑油包装生产流程如下:通过自动灌装机将昆仑润滑油灌装进4 L塑料桶中并完成封盖工作,然后经过传送带输送到自动落下式装箱机进行装箱,每箱装6桶,在放入合格证后进行胶带封箱,成品箱经过贴标和喷码后进入码垛机码垛。但是在生产过程中由于某些原因经常出现一个包装箱中缺少1~2桶润滑油的情况,一旦少桶问题不能被及时发现,产品流入市场,就会给我厂的生产经营及声誉带来极大的损害。为避免这一现象发生,通常车间安排专人负责检查是否缺桶,无形中增加了人工成本。如果采用自重检测秤来检测则增加了投资成本5万余元,为深入贯彻落实润滑油公司“控费、降本、增效”工作部署,在经过对装箱生产过程详细研究和分析后我们找出了包装箱中缺桶的原因,并针对缺桶原因采用光电传感器、继电器和声光报警器设计了一种全新的检测装置,在装箱前就进行缺桶检测,当缺桶时进行声光报警,人工进行操作补偿,从而有效解决了缺桶的问题。
　　1 4 L桶装润滑油包装生产过程中在装箱单元缺桶原因分析
　　(1)4 L桶形及装箱时要求摆放形式如图1。
　　
　　之所以要求如此形式摆放,是因为考虑到4 L桶把手顶部一侧有斜角,如果如图2摆放,则在码垛时容易造成倾斜,不能进行码垛堆放。
　　(2)装箱系统简介
　　① 4 L自动装箱系统平面布置图
　　大连润滑油厂配置的自动落下式装箱机系北京恒拓包装设备有限公司生产制造,该装箱系统是将已灌装并封口的塑料桶,利用纸板作为包装物,把一组(6桶)装箱成形,并用胶带封固的成套设备。其平面布置图如图3所示。
　　1.桶分道检测;2.转桶1检测;3.转桶2检测;4.转桶气缸1;5.转桶气缸2;6.横桶输送机;7.检测光电管;8.推桶气缸;9.空箱输送机;10.装箱机
　　其中:桶分道检测:挡光后根据编组需要换向(磁性开关)。
　　转桶1检测:检测到桶后控制相应方向气缸转桶(光电)。
　　转桶2检测:检测到桶后控制相应方向气缸转桶(光电)。
　　转桶气缸1:弹出撞击油桶使其偏转。
　　转桶气缸2:弹出撞击油桶使其偏转。
　　横桶输送机:将转向的油桶输送到装箱机。
　　检测光电管:被遮挡时,推桶气缸动作。
　　推桶气缸:将每三个油桶推到落箱处。
　　空箱输送机:将纸箱送到装箱机前。
　　②装箱过程介绍
　　
　　胶带封箱底后,通过空箱输送机将纸箱送到装箱机前,分箱气缸将紧挨的空箱分开并送到装箱位置。
　　当4 L油桶输送到分道环节时,分道机构根据编组需要进行分道,转桶气缸把每个桶分别转向并传送到横桶输送机上,当检测光电管7被遮挡时,推桶气缸将每3个桶分别推到落箱处,每推两次落桶一次,每6桶一箱。装满桶的纸箱被输送出,同时进一空箱,满桶箱经过合格证机时,自动放入合格证,然后封箱顶,成品箱进入码垛机码垛。
　　(3)转桶机构
　　为保证能够按要求摆放形式装箱,在装箱机前的横桶输送机上制造商配置了转桶机构,如图3所示。
　　当光电管检测到有桶输送时,转桶气缸弹出撞击4 L桶,使其转向,通常情况下转向角小于90°,介于30~90°之间,即有效转向,如图4所示传送。
　　这种转向的油桶在最终包装入箱前在随之而至的后一个油桶的撞击下排列在一起时就达到了转向90°,并不会造成装箱缺桶现象,因此可以进行正常的包装入箱工序。但在生产过程中常常由于各种原因造成桶并没有有效转向,即转向角小于30°或者转向180°,如图5所示继续传送, 这种情况下就会造成装箱缺桶。
　　
　　
　　2 缺桶自动检测系统的设计
　　
　　2.1 工作原理(如图6所示)
　　检测拨杆可以绕其轴自由转动,当其由于本身重力作用下垂时被支架上的支杆遮挡,从而可以使检测拨杆的上端遮挡住检测光电管。
　　检测拨杆轴及检测光电管可以在支架上纵向调节高度,以适应不同高度的包装桶。
　　
　　检测拨杆固定轴套可以在检测拨杆轴上横向调节并固定检测拨杆,以适应不同宽度的包装桶。
　　当装满润滑油的4 L包装桶在经过转桶机构转向后在横桶输送机上传送时,如果桶转向正确,则两个检测拨杆都会被桶盖和把手顶起来,如图7。
　　缺桶检测光电管红外光线不被遮挡,无输出信号;如果桶没有有效转向,则至少有一个检测拨杆没有被桶盖或把手顶起来,如图8,缺桶检测光电管红外光线被遮挡,输出缺桶24 V信号给控制系统,进行声光报警并停止装箱,等待人工补偿并进行复位,重新开机。
　　2.2 控制原理
　　(1)装箱缺桶自动检测装置电路控制如图9。
　　(2)接线端子图
　　接线端子图如图10。
　　
　　(3)电路控制说明
　　①主电路说明:从电路图中可以明确主电路就是声光警示灯和停止装箱。即在缺桶的情况下,声光警示灯启动,同时设备停止装箱操作。其启动的前提就是中间继电器K4、K5得电,其常开开关K4、K5分别闭合,接通电路。
　　②控制电路说明:当装满润滑油的4 L桶沿传送带输送到装箱单元时,有桶检测光电管1、2分别检测到桶时,分别输出24 V直流信号给中间继电器K1、K2,中间继电器K1、K2线圈得电,其常开开关K1、K2闭合,中间继电器K4得电,其两个常开开关闭合,其中一个常开开关闭合后形成自锁,确保中间继电器K4线圈保持通电状态。此时所做的工作都是为了下一步缺桶检测并报警做好了准备。如果此时缺桶检测光电管检测到缺桶,则输出24 V直流信号给中间继电器K3,中间继电器K3线圈得电,其常开开关K3闭合,中间继电器K5得电,其两个常开开关闭合,其中一个常开开关闭合后形成自锁,确保中间继电器K5线圈保持通电状态,另外一个常开开关闭合后使声光警示灯接通电源,报警;同时输出24 V直流电连接到停止装箱信号上,自动停机。此时操作人员过来补全缺少的桶后可以按一下复位按钮,使整个控制系统为下一次检测做好准备。如果缺桶检测光电管没有检测到缺桶,随着4 L桶的运送,检测装置重新进行缺桶检测。
　　
　　③设置两个有桶检测光电管
　　为了确保在没有桶输送时缺桶检测装置不进行报警,此处特别设置了两个有桶检测光电管,并通过中间继电器K4来通、断供给中间继电器K5的24 V电源,从而有效避免了误报警的情况出现。之所以设立两个有桶检测光电管,则是为了确保有桶的情况下,缺桶检测拨杆有效接触油桶,避免误报警。如前所述,在油桶转向环节,通常油桶被撞击之后转向角小于90°,介于30~70°之间,这种转向的油桶在最终包装入箱前在随之而至的后一个油桶的撞击下排列在一起时就达到了转向90°,并不会造成装箱缺桶现象,因此可以进行正常的包装入箱工序。在这种情况下,两个缺桶检测拨杆并不能同时有效接触到油桶,通常会有一个缺桶检测拨杆因没有接触到油桶而垂下,从而遮住缺桶检测光电管的光线。这种情况下如果只设立一个有桶检测光电管,则当检测到油桶时,就会输出缺桶信号,导致误报警现象的发生。我们设立两个有桶检测光电管,并且确定这两个光电管之间的距离略小于4 L油桶桶身的长度,如图11所示。
　　
　　在这种情况下,有桶检测光电管1就没有检测到油桶。其常开开关K1保持断开的状态,中间继电器K4线圈没有接通,其常开开关K4保持断开状态,即使输出缺桶信号,由于声光警示灯电源没有接通而不会报警,从而避免了误报警情况发生。但是在如图12所示,即造成装箱缺桶的情况下,由于两个有桶检测光电管均被油桶遮挡,则主电路接通,声光报警,停止装箱。
　　
　　
　　3 使用效果及意义
　　
　　在加工零部件及采购电器元件完成之后进行了在线安装,经过光电管位置调整及检测拨杆高度调整之后进行现场调试,缺桶检测系统正式投入使用,实现有桶时检测,缺桶时报警,充分发挥了其快速、准确检测的功能,其检测成功率达到100%,在生产中发挥了极大的作用。本次设计对于实际生产有很大意义,表现在:
　　(1)保证装箱成功率。在设计缺桶检测系统之前,由于没有有效的缺桶检测装置,经常造成包装箱中缺少1~2桶昆仑润滑油, 安装缺桶检测装置之后,有效保证了每个包装箱中装入6桶润滑油,装箱成功率达100%。
　　
　　(2)保证公司生产经营和声誉。没有缺桶检测装置之前,销售到客户手中的4 L昆仑润滑油,由于经常发生包装箱中缺少1~2桶润滑油,给公司的生产经营和声誉带来了极不好的影响,安装缺桶检测装置之后,由于每个包装箱所装入的润滑油都保质保量,有效保证了公司的生产经营和声誉。
　　
　　(3)降低成本。如果购买称重装置进行检测需资金5万余元,自行设计的本检测装置在利用旧电器元件基础上仅需资金300余元,有效降低了成本。
　　(4)该自动缺桶检测装置操作简便,安全可靠,运行平稳。
　　
　　
　　收稿日期:2009-04-16。
　　作者简介:周德鹏(1972-),男,高级工程师,1995年毕业于抚顺石油学院工业电气自动化专业,2007年获中国石油大学化学工程专业工程硕士学位,现从事包装机械技术管理工作。