一种电镀五金件覆膜机的研制

彭建新，黄伟朝

（肇庆市技师学院，广东 肇庆 526060）

1 电镀五金件的包装现状

电镀五金件一般要求外观面不得划（碰）伤。为达到这一要求，当前通行的做法是将小的五金件逐个装袋或用纸包装大的电镀五金件，分别见图1、图2。其实这种做法一是耗材（包装袋、纸）用得多，二是占用劳动力多，特别是纸包装。因此厂家希望能有一种覆膜机，只对外观面覆一层保护膜，覆膜既不要太紧以免难以拆撕，又不要太松以免储运中脱落。

图1 五金件的分袋包装

图2 五金件的纸包装

2 覆膜机的性能需求分析及工作流程

当前还没有覆膜机，其性能要求我们比照人工包装提出两个基本的指标：一是覆膜速度：＞20个/分钟，二是设备平均无故障连续工作时间：70～90h。

覆膜机的一个工作循环包括判断五金件存在否、送料且送膜、被动压膜、切断、计数等动作，具体流程如图3所示。

覆膜机上电开机后，可以有手动操作和自动操作两种模式。在自动操作模式下可以先设定有关参数，也可以直接启动后续操作。然后对切刀加温，待温度达到规定值后再判断膜的张力，若为零则无膜报警；若有五金件但膜张力大则送膜；若有五金件且膜张力适当则输送带动作。五金件输送过程中用毛轮刷将膜压覆在其上。待其被传送到设定的位置，对刀判断成功，则用热熔丝切断覆膜。然后进行计数判断，若本包数不够则进入下一个覆膜循环，如本包够则进入到下一包循环，如到预设的总数则程序结束。在进行覆膜包装的过程中，设备可以进行五金件的连续覆膜，实现快速切膜。在覆膜包装时若要改变包装五金件的长度尺寸，可改变出料延时来进行时间控制。若五金件高度有变则调整毛轮刷的安装高度。

图3 覆膜机工作流程

3 覆膜机的结构设计

通过对覆膜机的功能进行分析，与控制系统进行综合优化设计，整体结构主要包括包括机架、输送机构、毛轮刷、切刀机构、送膜机构、推动装置，其结构简图如图4所示，各个组成部分的结构如下。

图4 覆膜机结构示意图

3.1 机架设计

机架包括输送带支撑架、膜卷轴、压紧辊、导向轮和控制部件等的安装支架。

3.2 输送机构设计

输送机构由直流调速电机（与涡轮减速器一体化）、齿轮组、皮带轮等组成，皮带松紧由螺栓调节。

3.3 毛轮刷设计

由于覆膜不能太紧也不能松且覆膜表面非平面，所以采用比较柔软的马毛轮刷来将膜压覆在五金件上。毛轮刷的宽度易于调整，其安装高度可调，视五金件的厚度而定。

3.4 切刀轮设计

两片切刀装在旋转轮上，切刀由发热元件和控制元件构成。

3.5 推送装置设计

推送装置由滑座、滑板、安装板和推送拉杆构成，其中推送拉杆的一端与长行程推拉式电磁铁相连，另一端连接安装板。通过优化结构设计，可以实现快速送料，能保证送料定位精度，同时调整切刀轮和毛轮刷的高度，可以适应不同尺寸和形状的五金件。

3.6 覆膜机的工作过程和原理

本设计的工作过程和原理为：覆盖用的膜装在卷轴上，经过送膜轮、导向轮送至毛轮刷的下部。切刀温度升到设定温度时，输送带电机开始工作。推送装置将待覆膜的五金件推至输送带上，经输送带送到毛轮刷下，毛轮刷被动地将膜压覆在五金件上。对刀传感器探测已覆膜五金件到达指定位置后，转动切刀轮热熔切断覆膜。

4 覆膜机的控制系统设计

4.1 覆膜机电气控制系统图设计

覆膜机要实现覆膜产品多样化、覆膜高速、不间断、高精度切断，需要解决送料位置精确、送料速度可调、切刀尺寸及相对位置可调、切刀温度可调可控等难题。针对以上问题，本设备采用直流调速电机进行驱动，采用可调电位器调速，系统采用 PLC 与触摸屏一体机实现其功能控制和操作控制。

覆膜机电气控制系统接入市电电源为 AC220V、50 Hz，简单方便。为了满足电气控制系统等电气元件的需求，采用了变压器进行变压，开关电源提供24V直流电源。

输送带电机采用串电位器进行速度的调节。切刀发热装置由发热管提供热能进行热融切断。回收废料电机、送膜电机、刀架电机则直接由电磁离合器及按钮进行控制。覆膜机主电气原理图如图5。

4.2 覆膜机控制程序设计

覆膜机采用 PLC 进行控制，操作界面采用触摸屏。根据其工作流程进行分析，综合电气控制要求和触摸屏设计，对PLC 输入输出点进行定义，具体如表 1 所示。

图5 覆膜机主电路图

根据设备自动控制功能及工艺要求进行PLC程序编制。编制程序能够实现封覆膜机的送料、定位、加热、切断、复位等动作功能。通过对系统进行测试，设计 PLC 程序能够实现所需功能和要求。

表1 I/O 分配表

5 封切包装机的实际应用情况

对覆膜机进行研制后，本设备经过调试及运行检测已经投入生产，得到了厂家肯定，下一步将作市场推广，如图6所示。

图6 本设备覆膜产品示范

6 结语

通过对覆膜机的机械结构进行设计，采用 PLC 结合触摸屏控制，达到了以下效果：（1）提高了包装速度。五金件种类繁多，形状差别很大，人工包装的速度差别也很大。一般的中等大小盘状零件，人工每分包装10个左右，覆膜机可以在一分钟完成30～40个物品的运送、定位及覆膜，是人工速度的两倍以上，节省了人工成本，特别是在劳动力缺少的地方，尤其有优势。（2）改善了工人的劳动强度和条件。人工包装劳动强度大，而且与滞留有一定量电镀液的五金件接触，对工人身体不利。覆膜机相比而言有很大的优势。（3）节省了耗材。如果采用原来的纸包装，这些纸包装后即丢弃，或采用薄膜袋装，用料也多。本覆膜机采用单侧覆膜，节省了耗材，有利于环保。（4）本设备结构简单，运行稳定。

综上所述，覆膜机的投入使用将对电镀五金件的包装起到积极的作用。