ZBML800型全自动称重包装码垛机 在聚甲醛包装中 的应用.doc

ZBML800型全自动称重包装码垛机在聚甲醛包装中的应用杨志波 丁健（聚甲醛分厂） 摘要 我公司聚甲醛装置采用哈尔滨博实自动化设备有限责任公司生产的ZBML800型全自动称重包装码垛生产线，用于聚甲醛颗粒的称重、包装、输送检测及码垛。文章对国内聚甲醛包装技术的现状及ZBML800型全自动包装机的工艺流程、设备构造、影响包装机正常运行的因素进行了介绍。关键词 聚甲醛 全自动包装机 工艺流程、因素 1 国内聚甲醛包装技术现状在聚甲醛的自动包装方面, 国内各个企业的水平参差不齐，但大体原理基本相同。小型企业基本上是人工套袋的半自动包装，大中型聚甲醛生产企业则早就淘汰了半自动人工套袋的包装。我公司采用的是哈尔滨博实自动化设备有限公司生产的的ZBML800型全自动包装机。该包装机是在综合比较了国外多种包装机技术的基础上,针对聚甲醛粒料的特点,研制出的具有自主知识产权的全自动聚甲醛包装机。其生产能力超过800袋/h, 适应三层牛皮纸内衬PE膜箱型袋。在这条聚甲醛全自动包装生产线中, 有电子定量秤、自动封口机、金属检测机、电子复检秤、全自动码垛机等多种单元设备。2 聚甲醛全自动包装机工艺流程由风送系统输送过来的聚甲醛粒子存于粒子储罐T-461A/B中，经振动筛（M-461A/B/C/D）、螺杆输送机(Z-461)后，进入包装程序。人工将包装袋放置在供袋机的供袋盘上，供袋机自动取袋、送袋，装袋机自动取袋、开袋。上游物料靠重力由储料仓落入电子定量秤中进行全自动称重，称重后的定量物料落入包装袋中，以满袋每袋25kg装袋。装完物料的料袋在立袋输送机的输送过程中，经夹口整形、折边热封口工序后，输送至倒袋输送机。倒袋输送机将料袋放倒，放倒的料袋输送至压平输送机上压平整形后，进入金属检测机进行金属杂质检测。金属检测后的料袋输送至电子复检秤上进行重量复检，含有金属杂质或重量不合格的料袋被拣选机剔除，合格的料袋由拣选机输送至皮带输送机上。料袋在皮带输送机的输送过程中，由喷墨打号机打印批号，打印批号的料袋由皮带输送机输送至码垛单元的斜坡输送机。斜坡输送机将料袋提升至码垛高度，经整形压平机压平整形后，由缓停输送机输送至转位输送机上，由转位输送机按预定编组方式转位（袋口朝里，2-3、3-2编组，见图2-1）后，送至编组机上进行编组，编组后的料袋被推袋机推送至缓停板上等待码垛。在推袋压袋机、分层机和升降机的协调工作下，一层料袋被码放到托盘仓、托盘输送机自动供应到垛盘输送机的托盘上，直至码完一垛。垛盘由垛盘输送机送出，由垛盘输送机输送至垛盘输送机上，由叉车下线入库。如果产品出口或特定用户要求，需要对垛盘进行打包，则由叉车送至缠绕机上，按要求缠绕后再由叉车入库。推袋方向01020304050607080910图2-1 编组、分层方式示意图注：虚线所示为袋口位置3 设备操作3.1主要设备简述包装机组为全自动包装机，主要包括称称重单元、包装单元、输送检测单元、码垛单元、除尘系统、真空机气动系统等单元。主要技术参数如下：表31包装机主要技术参数称重能力800 bags/h称重重量25kg/bag包装能力800 bags/h码垛能力1000 bags/h码垛形式高位码垛托盘材料塑料垛形结构32编组，5袋/层，8层/垛图3-1包装机整体结构图1-储料槽 2-电子定量秤 3-过渡料 4-直料筒 5-平台 6-装袋机7-夹口整形机8-物料收集盘 9-折口热风机 10-立袋输送机 11-倒袋输送机12-压平输送机13-金属检测机 14-电子复检秤 15-拣选机 16-过渡输送机 34-垛盘输送机 35-升降机3.2主要设备操作3.2.1真空系统全自动包装单元的真空系统是以真空压力为动力源，通过吸盘来吸附包装袋，实现取袋、开袋功能。包装单元真空系统中的真空泵为连续运转，只要包装机开机，真空泵即处于抽真空状态。当吸盘接触到包装袋时，系统内开始建立真空，在伺服电机的带动下，进行相应操作，操作完成后，真空阀动作，使吸盘断开真空，释放料袋，吸盘在执行装置的带动下，回复原位置，完成一个动作循环。3.2.2气动系统本生产线的气动系统的气动原理是：由主干线来的压缩空气中含有水分和杂质，经气水分离过滤器后，将水分分离出来冰排出气动系统，同时对杂质进行过滤，得到净化后的压缩空气再经减压阀减压和稳压，最后经电磁换向阀提供给执行元件-气缸，通过电气系统控制电磁换向阀的阀芯的动作。从气缸排出的压缩空气经过消音器后排放到大气中，因消音器可减小压缩空气快速排放时产生的的噪音，因此使整个气动系统的噪音降到最低程度。利用调速阀可调节压缩空气进入或流出气缸速度，从而可调节气缸动作的运动速度。3.2.3 控制及操作系统本生产线的控制系统按功能单元分为电子秤控制系统、包装机控制系统、输送段控制系统和码垛机控制系统，这四个系统根据各自的末端信号连锁运行。（1）在电子秤进入自动运行后，控制相应的执行元件伺服电机来完成粗给料、精给料动作，并向包装控制系统发出投料信号；包装控制系统在其料袋准备好后（指取袋、开袋等一系列动作），向电子秤控制系统发出允许卸料信号，电子秤控制系统控制卸料门气缸料门打开，将物料投入料袋中，包装控制系统控制装好的料袋经封口后进入输送段。用于物料称重，显示称重结果，循环示意图见图3-2所示。当物料靠重力进入电子称重箱后，称重传感器开始采集称重信息，此时称重箱翻门关闭，落料箱落料闸门完全打开，进行粗给料，当称重达到设定值时，落料闸门关闭至细流口，进行精给料，称重达到落料闸门关闭而计量的重量尚有欠缺，可在伺服电机的控制下，快速将闸门打开细流口进行“补秤”，直到达到规定的重量值，并迅速关闭。称重箱翻门关闭落料闸门全开粗给料落料闸门关闭至适当角度中给料落料闸门关闭至细流口细给料向装袋机投料落料闸门全关闭称重结束称重箱翻门打开图3-2 称重循环示意图（2）包装部分启动后，将给输送段一个启动信号，同时，输送段控制元件给包装部分一个正常信号；如果包装控制器在自动运行过程中没有接收到输送段的正常信号，包装部分将停止运行，在输送段的故障排除后，才能正常运行。（3）在生产线正常运行时，当自动包装和码垛部分建立连锁时，自动码垛控制器向自动包装控制器发出正常运行信号，当自动码垛部分出现故障报警停止时，自动码垛部分的正常信号自动断开，自动包装部分也相应的停止，直到自动码垛部分正常运行为止；当自动包装和码垛部分解除联锁时，各自都可以独立工作，且互不影响。（4）本系统以可编程控制器为逻辑控制核心，它根据现场实际情况来驱动伺服电机完成初始化及加料等动作，同时接收电子秤传来的信息协调双秤的投料关系，并控制超差投料；称重部分以称重控制器为控制核心，将称重传感器检测到的模拟量信号转换成数字量信号，进行运算比较，并将相关数据（如粗加料、精加料、补料等）传递给可编程控制器，同时检测可编程控制器传来的允许投料及超差投料信号。4 影响包装机正常运行的因素在实际生产过程中，包装机能否正常生产运行主要受电气、仪表元件以及包装粒子、包装袋等因素的影响。4.1电气元件4.1.1电机电机作为包装机的核心部件，是影响包装机能否正常运行的直接因素。ZBML800型全自动包装机的电机主要有夹口整型电机、折边电机和立袋输送电机、推袋电机、分层电机和升降电机，为保证各电机正常运转，要求操作人员定期进行维护和保养，包括检查制动电机的制动器部分是否有杂物，传动系统是否缺乏润滑，清理刹车片润滑传动系统各部件。若出现制动电机不能及时制动时，需要调整电动机传动皮带或链条的松紧以及制动器的气隙，同时联系电气专业人员检查电机制动器控制回路的接线情况。4.1.2光电开关光电开关大致分为对射式、反射板式、直接反射式，我聚甲醛分厂的ZBML800型全自动称重包装码垛机主要采用反射板式和直接反射式。我聚甲醛分厂使用的码垛机上的光电开关主要分布在五个位置：供袋机、金属检测机、喷墨打号机、分层机和升降机。实际生产过程中因生产系统波动会在聚甲醛粒子中含有较多粉末，在下料口下方的供袋机位置的光电开关极易被粉尘覆盖，导致供袋机不能正常识别包装袋，需要手动停车并将被覆盖部分清理干净后再开车，极大地影响了包装机的包装效率，并且增加了操作人员的劳动强度。为了保证光电开关能够正常运行，分厂从两方面着手，首先是加强对产品质量的管理，从源头上减少聚甲醛粒子中所含粉末，其次是要求包装岗位操作人员定期检查并清理易被遮蔽的光电开关的感应探头部分，并用干净的抹布将开关探头擦拭干净，若清理后仍不能正常运行，则需要联系仪表维保人员进行专业检查调试或更换。4.1.3接近开关我厂包装机使用的接近开关为电感式接近开关，其位于包装机的拣选输送机前，作用是感测所有穿过或停留在高频磁场中的金属物体并对其定位，然后向拣选机控制系统发出信号，使拣选机对含金属的不合格料袋定位并进行剔除。接近开关失灵会导致拣选机无法对含金属的不合格料袋进行定位和剔除，会联锁系统报警，并停止拣选。这时应检查料袋运动到合适位置时是否与接近开关对正，料袋与接近开关的距离是否适当（正常距离应在5-8mm左右）。检查接近开关的电源及信号线路，连接处是否松动脱落，信号电缆是否损坏，紧固松动的连接处，更换损坏的电缆。4.1.4电磁阀电磁阀的线圈直接与PLC输出点相连，正常情况下PLC输出点有信号输出时，指示灯亮，电磁线圈通电，利用电磁力使阀芯切换，以改变气流方向，推动相应的气缸进行动作。如果PLC的输入点有信号输出，但电磁头指示灯不亮，需检查，电缆接头处是否松动脱落，紧固松动的连接处，若连接电缆损坏，则需联系仪表人员更换损坏的电缆。如果电磁头指示灯亮，但气缸不动作，可能有两种原因造成的：首先需要操作人员检查阀体内部是否由仪表风内的碳粉等杂物进入，使阀体内部动铁芯等部件发生堵塞，气路不能正常切换，或打开阀体清除杂物；其次要检查气路管路的连接，若发现气动管路连接不正常，需要联系仪表专业人员对连接部分进行专业检查和维修。总之，电磁阀能否正常运行，是在许多紧密相关的仪表元件的联合作用下完成的，这就需要操作人员与仪表专业人员在加强交流，密切配合的基础上，共同努力，才是保证电磁阀长周期稳定运行的关键所在。4.2传动设备4.2.1真空系统真空系统是通过水环真空泵建立真空，然后为供袋机的吸盘吸附包装袋时提供动力源。我厂包装机曾多次出现过供袋机吸不住包装袋的情况，这会导致供袋机连续不停吸袋，并连锁系统报警，导致包装机停车，影响包装系统正常运行。经过检查发现是由于一次水管线内渣滓、水锈以及物料中沉降的粉尘等杂质的聚集导致真空水槽内的过滤器堵塞，导致真空泵效率下降，影响这个系统的真空度，造成包装机不能正常运行。为此，分厂加强了对真空系统的工艺管理，出台水环真空泵等关键设备的管理规定，要求包装操作人员每天重点检查真空系统水槽中的过滤器，如过滤器堵塞应及时清理；如过滤器没有问题，还应检查供袋机的吸盘是否有裂纹，如有裂纹应及时更换，经过工艺加强工艺及设备上的精细化管理，基本上解决了真空系统故障造成包装机停车的问题。4.2.2输送系统输送检测单元主要由金属检测机、电子复检秤及拣选机组成。金属检测机用于检测料袋中是否含有金属杂质及料袋的输送。若料袋重量不合格时需要调整前面的两个电子定量秤的粗精流值。这个过程需要操作人员反复调整。因为两个电子定量秤是轮流工作的，有时会出现某个秤出来的料袋重量不准，这时需要先停掉一个秤，检查另一个秤工作时是否正常。这是一个比较繁琐的过程，要求操作人员具备良好的耐心和丰富的操作经验。若料袋在后面的封口机处折边宽窄不一，需要调整输送带的速度和加热器的高度。调整输送带的速度是通过速度快慢的两个按钮进行的，使其与立袋输送机的速度保持一致，这个过程需要根据袋口的倾斜度慢慢调整，加热器高度的调整靠转动手轮来调节。由于调整时需要一袋一袋的调试，在无形中产生了损失。为了减少损失要求操作人员需要有丰富的操作经验进行调试操作，保证输送系统的正常稳定运行。例如2013年7月，发生封口机折边宽窄不一的情况，在调试过程中损失了将近300Kg的粒子。所以我厂要求操作人员必须有丰富的事故处理经验，以减少调试过程中的损失。4.3物料品质聚甲醛粒子形状和质量会影响其堆密度。在聚甲醛投产初期，由于生产过程不是特别稳定，产品质量经常出现波动，会出现粒子体积不规则的情况。如果调整不好会出现称重不准的情况，造成包装袋爆袋，严重影响包装机稳定运行。为解决这个问题，需要确保每袋物料的重量符合标准，为此，我厂建立包装监督管理的专门小组，不定期检查称重情况，同时要求操作人员经常对电子定量秤的粗精流值进行调整，并加强与前段生产工序的沟通，及时根据生产状况来调整包装系统。经过一系列有效调整后，大大避免了包装过程中爆袋现象的发生。4.4包装袋我聚甲醛分厂使用的包装袋为三层牛皮纸内衬PE膜箱型袋，尺寸为760415+80mm，由三层80g/m2牛皮纸、内衬一层5.5丝LDPE塑料膜构成，该袋为长方形，两边为M形折边，上下为阶梯形口，上口是涂有热熔胶的袋舌。包装袋一直由外地公司供应，而包装袋的原料是随机的，这样就使得袋子的软硬程度和袋口热熔胶的粘连度会有些许差异。如果袋子过软，那么到供袋机上就会瘫软，使包装机无法正常运行。袋口热熔胶粘连度的差异主要体现在装完物料的料袋经夹口整形、折边热封口工序后封口不严，料袋开口。在2012年冬季生产过程中，频繁出现封口不严的情况，造成成品运输过程中出现粒子散落，成品粒子流失，影响聚甲醛正常销售，经过问题排查、原因分析，发现实在加热器加热环节上出现问题，之后通过调整加热器的加热温度的措施，使热熔胶充分熔解又不至于烤糊袋子。具体控制参数为夏季：260-300，冬季：300-360，。4.5称重系统电子定量秤为双秤结构，由2台称重控制器分别控制其称重过程，完成所包装物料的称重计量。由于聚甲醛粒子形状和质量会影响其堆密度，因此，为了确保每袋物料的重量符合标准，要经常对电子定量秤的粗精流值进行调整。这是一个精细且需要操作经验的工作。如果调整不好会出现称重不准的情况，严重时会导致爆袋的情况发生。此外，包装岗位的操作人员称电子复检秤为“良心秤”。聚