烟花外装潢纸裹包机设计

刘方++吴吉平++孙晓++陈维克

摘 要：针对目前市场上烟花裹包机还未实现全自动化生产的问题，设计了烟花外装潢纸裹包机。所设计的裹包机由烟花输送部分、驱动部分、输纸装置和贴标部分组成，介绍了烟花外装潢纸裹包机的工作流程和气动系统的工作原理，采用机电气相结合驱动裹包机工作，选用三菱 FX 系列PLC实现裹包机工作过程的控制。本设计可提高烟花爆竹生产的安全性和工作效率，有很强的实用价值。

关键词：烟花；裹包机；控制系统

中图分类号：TB482.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.071

烟花外包装纸上的内容主要包括烟花燃放注意事项、生产商的相关信息以及绚丽的图案。目前许多烟花贴标裹包还依靠人工用手操作，不仅效率低下，裹包质量也不稳定，同时存在安全隐患，因此设计一种能完成供纸、裁切、刷胶、引标、裹包全过程的自动化裹包机具有非常重要的意义。本研究拟采用PLC控制技术，设计一种烟花外装潢纸裹包机，以实现烟花裹包工艺的自动化。

1 总体设计

烟花外装潢纸裹包机是一个涉及多个专业的复杂机械控制装置，其设计方案合理与否，将直接影响所设计裹包机的裹包质量。本次选择如下工艺流程：

产品输入→产品分离→供纸→裁切→刷胶→引标→裹包→产品输出。

烟花外装潢纸裹包机的要求是裹包纸的输送、工件的送卸、纸张的刷胶、工件的裹包全部由机器来进行完成。基于此，设计的烟花外装潢纸裹包机的组成包括四个部分，分别是输纸装置（包括供纸部分、送纸部分、裁切部分和刷胶部分）、烟花输送部分、裹包部分和驱动部分，裹包机的整体示意图如图1所示。

2 裹包机各组成部分的设计

2.1 输纸装置

本裹包机输纸装置包括供纸部分、裁纸部分和刷胶部分；供纸部由含标签卷、导向辊、色标传感器、拉纸辊及输纸辊等组成；裁纸部分利用动刀与固定刀配合实现裁纸；刷胶部分由供胶装置及涂胶辊等组成。供纸部分主要为裹包机提供铜版纸，在贴标过程中特定距离的铜版纸被色标传感器检测到，从而经过裁纸部分输出规定长度的铜版纸，而后供胶装置通过气压原理将胶水压入涂胶辊，涂胶辊在转动过程中便将胶水涂到铜版纸上。本次采用的是卷筒状标签，材质为不刷胶的铜版纸，要求对烟花侧面一周进行贴标，即作为标签，所以需要限定铜版纸的供送长度。裹包机输纸装置示意图如图2所示。

2.2 烟花输送部分和裹包部分

烟花输送部分采用带传动。裹包部分是整个裹包机的核心部分，由电磁铁分离装置、牵引导轨、两面刷、下折边气缸、上折边气缸和导槽组成。裹包机通过电磁铁分离装置将产品分离，牵引导轨将铜版纸平稳输送到指定位置，产品通过牵引导轨将位置a裹包，经过两面刷将两侧位置b裹包，下折边气缸、上折边气缸和导槽完成最后一面c、d位置的裹包。裹包部分示意图如图3所示。

3 传动系统设计

拉纸辊、输纸辊、涂胶辊都是有一套传动系统控制，采用链传动能保证铜版纸不会因为转速不同而被拉断。电机驱动主动链轮，从而带动拉纸链轮、输纸链轮和涂胶链轮转动，进而铜版纸依次经过拉纸辊、输纸辊和涂胶辊。裹包机输纸传动示意图如图4所示。

4 气动系统设计

烟花外装潢纸裹包机的气动系统设计原理图如图5所示。

由图5可知，裹包机的整个气动系统就是要对下折边气缸、上折边气缸和供胶装置的动作进行控制，其中下折边气缸和上折边气缸均采用普通气缸，并且每个气缸的入气口、出气口均装有单向节流阀。普通气缸分别用二位五通电磁阀改变气缸的运动方向，供胶装置的动作由二位二通电磁阀控制。

5 控制系统设计

系统中各执行元件的运动通过色标传感器和工件位置传感器向PLC控制器发出信号，PLC 控制器收到信号后控制电磁铁、电机和气缸的每一步动作有序进行，为满足不同尺寸规格产品选择可调速电机。根据本裹包机实际输入和输出分配点数，选择三菱FX系列FX2N-32MR的 PLC，按照工艺流程要求，对PLC的I/O 地址进行分配，如表1 所示；裹包机状态转移图如图 6 所示。

6 总结

本文根据烟花外装潢纸裹包机各个工艺流程的顺序，设计了由PLC、传感器、气动元件组成的典型机电气一体化设备，烟花外装潢纸裹包机包含机械结构部分、传动系统、气动系统和控制系统。该裹包机从根本上解决了人与烟花包装的分离，并且提高了安全性，解决了烟花外装潢纸裹包的自动化。

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〔编辑：刘晓芳〕