氣動直線式自動定量灌裝機在飲料、制藥等行業已得到廣泛的應用, 由于它采用了觸摸屏和PLC, 使灌裝機定量調整變得直觀和簡捷, 因此受到很多需要經常調整灌裝量的包裝企業的歡迎
1 總體結構
氣動旋轉式自動定量灌裝機由機械傳動部分、電氣控制部分和氣動控制部分組成 (見圖1) 。機械傳動部分主要完成進出瓶工作;電氣控制部分主要完成定量調整、存儲、速度調整以及故障監測報警功能;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 氣動旋轉式自動定量灌裝機總圖 下載原圖
Figure 1 General layout of pneumatic Rotary quantitative automatic filling machine
1.總進液角座閥2.儲氣罐3.無瓶檢測光電開關4.電控箱5.灌裝頭6.灌裝角座閥
2 關鍵技術及其解決方案
2.1 灌裝量轉換為灌裝閥開閉時間
氣動旋轉式自動定量灌裝機沿用了直線式灌裝機定時灌裝的方式, 即在恒壓狀態下將灌裝量轉換為角座閥開閉時間, 并根據生產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行校正, 將校正參數存儲于PLC內部, 所有這些參數在觸摸屏上均以mL為單位進行顯示, 因此定量調整直觀、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, 而旋轉式灌裝機是在旋轉過程中進瓶和灌裝, 由于每個頭的校正參數不一樣, 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域, 從而確定開啟哪一個灌裝閥和通過計算確定閥開啟的時間。在該產品的設計中, 為了使灌裝頭信號準確送入PLC, 將電感式接近開關固定安裝, 并在其下方有效距離內安裝一個旋轉分度盤 (見圖3) , 該分度盤與灌裝頭準確對應并隨灌裝頭旋轉, 通過旋轉分度盤上的金屬感應片和固定安裝架上的接近開關確定哪一個灌裝頭進入灌裝區, 并將信號送入PLC, 確保灌裝閥的開啟不會發生錯誤動作。
圖2 灌裝機定量調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, 由于旋轉式灌裝機采用下凸輪結構將瓶子抬起并送入導瓶套內, 從而確保灌裝嘴與瓶口對齊, 當有瓶子時, 在瓶口送入導瓶套的同時推動信號板抬起, 擋住光電開關, 發出有瓶信號, 灌裝閥開啟;如無瓶則信號板不會抬起, 光電開關不發出信號, 灌裝閥也不會開啟, 從而實現了無瓶不灌裝 (見圖4) 。
2.4 旋轉儲氣罐進氣端品的處理
在旋轉式氣動灌裝機中, 負責為各灌裝閥提供氣源的儲氣罐是隨灌裝頭旋轉的, 因此, 在設計中選用了德國Festo旋轉型快插接頭QSRL-G3/8-10 (見圖5) 作為進氣端口接頭, 固定進氣端與氣源聯接, 旋轉進氣端與儲氣罐聯接, 從而有效地解決了為旋轉中的儲氣罐輸送壓縮空氣的問題。該旋轉接頭最大旋轉速度可達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3.信號板4.灌裝瓶
圖5 Festo旋轉型快插接頭 下載原圖
Figure 5 Festo Rotary quick inserting joint
1.固定進氣端 (與氣源聯接) 2.旋轉進氣端 (與儲氣罐聯接)
2.5 電源的分配
灌裝閥的準確開閉關系到灌裝精度, 為保障在灌裝過程中對每一個電磁閥的準確控制, 采用了全封閉式過孔導電滑環對PLC輸出端的信號進行傳遞, 以確保灌裝閥的準確開關
3 PLC程序設計
旋轉式氣動灌裝機的工作流程見圖6。
圖6 氣動旋轉式灌裝機工作流程圖 下載原圖
Figure 6 Main procedure of pneumatic Rotary filling machine
灌裝機啟動運轉后, PLC根據固定在安裝架上的接近開關的信號, 確認進入灌裝機的灌裝頭號;同時置瓶臺上升, PLC確認灌裝頭下是否有瓶, 如有瓶, 則調用存儲在PLC內的灌裝量, 確認灌裝閥開啟時間;使用壓力開關和浮球開關確認氣壓和液位正常后, 打開灌裝閥開始灌裝, 在到達灌裝時間后, 關閉灌裝閥;灌計完畢后置瓶臺下降, 出瓶撥盤將完成灌裝的瓶子送出到輸送線上
4 結論
氣動旋轉式灌裝機不僅保留了氣動直線式灌裝機定量調整方便、直觀的優點, 而且還有效解決了氣動直線式灌裝機生產效率低, 間歇式的生產過程, 大大提高了生產效率和工作的穩定性。由于采用了以PLC為核心的控制系統, 因此能適時監測氣壓不足、液位不足、卡瓶等故障并及時報警, 保障生產穩定可靠地進行。