侧推式药卷装袋机的设计与应用.pdf

doi10. 3969/ j. issn. 1001-8352. 2018. 06. 007 侧推式药卷装袋机的设计与应用 ❋ 程 亮 王云亮 李 辉 赵得军 高 强 武汉人天包装自动化技术股份有限公司湖北武汉,430205 [摘 要] 介绍了一种针对炸药卷包装的全自动侧推式装袋机。 从物料的排列到叠层,包装袋的取袋到套袋,最 后完成物料的填充及缝包全自动化的设计。 设备可适应多种规格的切换,更换规格可在较短时间内完成,更适合 现在柔性化生产的要求。 [关键词] 药卷;自动;侧推;装袋;缝包 [分类号] TQ560. 5 Design and Application of a Side Pushing Cartridge Bagging Machine for Explosives CHENG Liang, WANG Yunliang, LI Hui, ZHAO Dejun,GAO Qiang Wuhan Rentian Packaging Automation Technology Co. , Ltd. Hubei Wuhan, 430205 [ABSTRACT] A new design of fully-automatic side pushing bagging machine was introduced for explosive packaging, starting from materials sorting to stacking, bagging, up-filling and automatic package sewing. The new equipment is adap- table to the conversion between a variety of specifications. The replacement can be completed in a short time. It is better in line with the current flexible production requirements [KEYWORDS] cartridge; automatic; side push; bagging; bag sewing 引言 目前乳化炸药药卷主要采用纸箱包装,包装材 料除纸箱外还需要封胶带、捆扎带等辅助材料,包装 成本较大。 本文中,介绍了一种针对乳化炸药药卷 包装的全自动侧推式装袋机,该装袋机能实现从物 料的排列到叠层,包装袋的取袋到套袋,最后完成物 料的填充及缝包的全自动生产,降低了成本,有利于 环保。 按 25 kg/ 箱袋的生产效率,年产 1 万 t 的 乳化炸药生产线,全线可减少成本近 400 万元。 1 结构组成 侧推式药卷装袋机是将包装物料自动规整排 列,将排列就位的物料送入叠层工位,袋库将堆叠的 包装袋逐个自动套在待填充工位上,充填组件将叠 层中物料一次性推入已经就位于填充工位的包装袋 内,实现药卷的自动装袋。 所有动作都是装袋机自 动完成的。 侧推式药卷装袋机的组成见图 1。 大多 数自动装袋机采用新型的部件组合结构,主要部件 包括快换双环链排列组件、拉包组件、叠层组件、充 填组件、套袋组件和控制系统。 快换双环链排列组 件置于机架头端进料处,拉包组件吊挂于机架上梁, 拉包位对准排列卡出料位,叠层组件正对排列卡出 1 － 充填组件;2 － 快换双环链排列组件;3 － 拉包组件; 4 － 叠层组件;5 － 控制系统;6 － 套袋组件。 图 1 侧推式药卷装袋机结构示意图 Fig. 1 Structural diagram of side pushing cartridge bagging machine 第 47 卷 第 6 期 爆 破 器 材 Vol. 47 No. 6 2018 年 12 月 Explosive Materials Dec. 2018 ❋ 收稿日期2018-07-19 作者简介程亮1983 － ,男,高级工程师,主要从事包装机械与物流设备的技术研究。 E-mailjichu＠ sinort. com 料位,固定在机架上,充填组件与叠层组件对中,套 袋组件位于机架尾端;整机采用 PLC ＋ 触摸显示屏 控制[1-3]。 2 工作原理 2. 1 快换双环链排列组件 该组件由双伺服电机驱动两根环型链条,每根 链条上都安装一副排列卡[4-5],机架两侧设有快换导 槽便于规格快换。 如图 2 所示。 a环型链条Ⅰ b环型链条Ⅱ 1 － 排列卡一接料位置;2 － 缓冲斗;3 － 排列 卡二拉包位置;4 － 拉包工位; 5 － 排列卡二;6 － 排列卡一;7 － 缓冲斗。 图 2 快换双环链排列组件示意图 Fig. 2 Sketch illustration of component of a fast changeover race tracker 药卷经前端整理依次填满排列卡一,进入拉包 工位,等待拉包组件将排列卡内的药卷拉入叠层,与 此同时排列卡二迅速填补原排列卡一的位置填充药 卷,如此循环。 排列卡可根据装袋规格排列的不同 而定制,通过左右快换导槽对排列卡进行快速更换, 方便现场的生产使用和维修。 2. 2 拉包组件 该组件中拉包气缸带动拉包板水平运动,提升 气缸带动拉包板垂直运动。 拉包板水平运动将物料 从排列卡移出到叠层组件,垂直运动用于复位时的 避让。 如图 3 所示。 1 － 拉包板;2 － 垂直气缸;3 － 水平气缸。 图 3 拉包组件示意图 Fig. 3 Sketch illustration of bag pulling component 2. 3 叠层组件 叠层组件由伺服驱动升降,每当拉包组件将排 列卡中物料拉入叠层托盘后,叠层伺服就将叠层托 盘降低一层物料的高度,直到叠层物料满足一个包 装袋数量。 叠层挡板上设有多规格插槽,可根据包 装规格调整叠层挡板位置,调整时间短,包装的物料 规格多,实现了一机多能的要求。 如图 4 所示。 1 － 叠层伺服;2 － 联轴器;3 － 叠层托盘;4 － 叠层挡板。 图 4 叠层组件示意图 Fig. 4 Sketch illustration of stacking component 2. 4 充填组件 叠层完成后,无杆气缸驱动充填板将叠层组件 里的药卷一次性推入包装袋内,完成一次充填,叠层 组件和充填板先后复位,等待下一次叠层和充填。 如图 5 所示。 2. 5 套袋组件 套袋组件中的袋库用于存放堆叠的包装袋,取 袋装置逐一抓取存放在袋库中的包装袋,并递送至 夹袋平移装置,夹袋平移装置将抓取的包装袋放置 于侧向移袋装置的输送面上,落袋归中装置将放置 于侧向移袋装置上的包装袋归中整理,使包装袋的 袋口与开袋装置和撑袋装置对齐,通过开袋装置和 撑袋装置对包装袋依次进行开袋和撑袋,等待物料 04 爆 破 器 材 第 47 卷第 6 期 图 5 叠层、充填示意图 Fig. 5 Sketch illustration of stacking and filling 的充填。 3 应用与效果 3. 1 药卷规格 侧推式药卷装袋机可以实现小药卷枕式中包和 大药卷的全自动装袋表 1,能适应纸塑袋和外覆 膜的普通编织袋。 本文中,以∅70 mm、1. 6 kg 的大 药卷为例来详细说明应用与效果。 小药卷枕式中包 为 10 支 2 排列。 表 1 药卷的规格、排列方式 Tab. 1 Specification and arrangement of cartridges 规格 直径/ mm 质量/ kg 长度/ mm 排列方式 列 排 客户产能/ 支min －1 小 药 卷 320. 2220 2402 3600 320. 3320 3302 2400 350. 3280 2902 2400 大 药 卷 701. 63805 375 702. 04756 260 802. 03706 260 903. 04704 240 904. 05103 230 1003. 03804 240 1104. 04103 230 3. 2 包装要求 对于∅70 mm、1. 6 kg 的大药卷装袋生产线,一 般客户的产能要求每分钟装 5 大袋。 3. 3 运行过程 大药卷装袋工艺路线见图 6。 小药卷枕式中包装袋工艺路线见图 7。 3. 4 使用效果 以∅70 mm、1. 6 kg的大药卷装袋为例,前端最 大产能为80 支/ min,药卷间隔距离为600 mm,要 图 6 大药卷装袋工艺路线 Fig. 6 Process for big cartridge bagging 图 7 小药卷枕式中包装袋工艺路线 Fig. 7 Process of medium size pillow bagging for small cartridge 求装袋速度达到每分钟 75 支,即 5 袋/ min。 从表 1 中可以看出,此规格大药卷装袋排列为 5 3列 排,即排列卡应有 5 根大药卷卡槽位, 拉包叠层 3 次后填充进袋。 将缓冲料斗调节到∅70 mm 药卷的档位,排列卡一、排列卡二、拉包板和充 填板都更换为∅70 mm、1. 6 kg 规格,叠层挡板调节 至∅70 mm、1. 6 kg 的卡槽位,袋库叠放包装袋,通 过触摸屏将包装规格设置为∅70 mm、1. 6 kg,准备 就绪后即可整线开机。 对大药卷装袋的进料、排列、拉包、叠层、充填等 环节,进行现场测量产能。 3. 4. 1 大药卷进料环节 一般进料皮带输送速度 48 m/ min,根据药卷 间距可以计算出药卷进料间隔时间为 0. 75 s,如图 8 所示。 3. 4. 2 大药卷排列环节 排列卡从接料位置运行到拉包位置的距离s1＝ 142018 年 12 月 侧推式药卷装袋机设计与应用 程 亮,等 万方数据 图 8 大药卷进料示意图 Fig. 8 Sketch illustration for big cartridge feeding 0. 50 m,从拉包位置运行到接药位置距离 s2＝ 2. 35 m,取双环链运行线速度 v1＝ 1 m/ s,排列卡运行一 周的时间 t0＝ t1＋ t2＝ s1＋ s2 / v1＝2. 85 s,每根药 卷进料间隔时间 t3＝ 0. 75 s,排列卡接满药卷的时 间 t4＝ t3 n ＝ 3. 75 s n 为每层排列的根数,这里 n ＝5。 现场测得排列卡接满药卷所需的实际时间 是3. 8 s。 3. 4. 3 大药卷拉包环节 气缸运行速度 v2＝ 400 mm/ s,拉包气缸行程 s3＝600 mm, 升降气缸行程 s4＝206 mm,拉包板将 药卷拉出环链时间为 t6＝ s3/ v2＝1. 5 s,拉包板提升 时间 t7＝ s4/ v2＝ 0. 5 s,拉包组件运行一周的时间 t8＝ t6＋ t7 2 ＝4 s。 现场测得拉包组件运行一周 的实际时间是 4. 2 s。 3. 4. 4 大药卷叠层、充填环节 叠层托盘叠层最大行程 s5＝190 mm,充填行程 s6＝1 100 mm, 当拉包装置将药卷拉到叠层托盘,叠 层托盘下降 70 mm,下降时间 t9＝0. 5 s, 当拉包装 置将药卷再次拉到叠层托盘,叠层托盘再下降 70 mm,下降时间 t10＝ 0. 5 s, 当拉包装置将药卷再次 拉到叠层托盘,叠层托盘再下降 50 mm,下降时间 t11＝0. 5 s,充填组件将叠层中的所有药卷一次性推 进袋口,充填行程达到 750 mm,叠层托盘回位,充填 气缸继续推进到最大行程1 100 mm 后,充填气缸回 位,实际充填 ＋ 叠层总时间为 3. 5 s。 一次装袋过程所需的时间是 11. 5 s,即该设备 可达到 5. 2 袋/ min 的包装速度,满足客户 5 袋/ min 的要求。 4 结论 侧推式药卷装袋机将药卷装箱模式转变为装袋 模式,具有如下特点 1可适应多种药卷规格的装袋,解决客户订单 规格多的需求,符合现在客户柔性生产的要求。 2采用排列卡的进料形式可使药卷装袋后能 够保持良好的姿态,同时进料排列速度较常规排列 得到大幅提高。 3采用无杆气缸进行充填,使结构更简洁,充 填运行更稳定,并且气动系统更环保和清洁。 4更换规格时间短,生产效率高,节约了生产 成本,为企业创造了一定的经济效益。 参 考 文 献 [1] 汪旭光. 乳化炸药[M]. 2 版. 北京冶金工业出版社, 2008227-229. WANG X G. Emulsion explosive[M]. 2nd ed. Beijing Metallurgical Industry Press,2008227-229. [2] 高德. 包装机械设计[M]. 北京化学工业出版社, 2005. GAO D.Packaging machinery design [ M]. Beijing Chemical Industry Press,2005. [3] 民用爆破器材工程设计安全规范GB 500892007 [S]. 北京中国计划出版社,2007. Safety code for design of engineering of civil explosives materialsGB 500892007[S]. BeijingChina Planning Press,2007. [4] 吴应飙,郭紫卿,王木申,等. 静态乳化器在包装型乳 化炸药生产中的应用[J]. 爆破器材,2018,47416- 21. WU Y B, GUO Z Q, WANG M S, et al. Application of static emulsifier in packaging emulsion explosive[J]. Ex- plosive Materials,2018,47416-21. [5] 唐秋明,张爱军,任卫东,等. 乳化炸药乳化的爆炸危 险性研究[J]. 爆破器材,2018,4711-9. TANG Q M, ZHANG A J, REN W D, et al. Study on ex- plosion hazard of emulsification of emulsion explosive [J]. Explosive Materials,2018,4711-9. 24 爆 破 器 材 第 47 卷第 6 期 万方数据