繆冬梅 周德鵬

摘要:為滿足市場對20 L潤滑油包裝需求,中國石油潤滑油公司決定20 L潤滑油包裝全部采用塑料桶,代替原有的鐵桶包裝,封蓋形式由鐵桶的卷封改為塑料桶的壓緊式。針對封蓋形式的變化自行設(shè)計(jì)制造了一種差動(dòng)式壓蓋機(jī),整個(gè)設(shè)計(jì)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制設(shè)計(jì)。在原有機(jī)械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了壓蓋機(jī)架,實(shí)現(xiàn)高度、寬度可以調(diào)整,適用于不同規(guī)格的包裝桶,采用時(shí)間繼電器延遲控制氣缸向下推動(dòng)壓板實(shí)現(xiàn)差動(dòng)式壓蓋,同時(shí)適當(dāng)排除了桶內(nèi)的空氣,避免了桶蓋變形,本設(shè)計(jì)滿足了20 L潤滑油塑桶包裝封蓋要求,提高了包裝生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞:卷封;差動(dòng)式壓蓋;時(shí)間繼電器;氣缸

中圖分類號:TH692.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

The Design and Application of a Differential Capper

LIAO Dong-mei, ZHOU De-peng

(PetroChina Dalian Blending Plant, Dalian 116032, China)

Abstract:In order to meet the market demand for the 20-litre lubricating oil packing, PetroChina Lubricant Company decided that the 20-litre lubricating oil packing uses completely plastic barrel instead of the original iron can, and the sealing form changes from closing capping to gland capping. A differential capping device for 20-litre was designed independently according to the changes in the way of capping form, including mechanism and electric control system. The width and the height of the capping device can be adjusted for different specifications of packaging barrel. Time relay was used to delay the cylinder to push down the plate to realize the differential gland, the air in the barrel is excluded at the same time, so the cap deformation is impossible. This design meets the requirements of 20-litre plastic barrel capping, improves the efficiency of automatic filling line and reduces the labor intensity and production costs.

Key words:closing capping; differential gland; time relay; cylinder

0 前言

中國石油大連潤滑油廠原有一條1996年從比利時(shí)DEVREE公司引進(jìn)的V230.S型20 L潤滑油包裝生產(chǎn)線,該生產(chǎn)線引進(jìn)時(shí)完全按照當(dāng)時(shí)鐵桶灌裝形式設(shè)計(jì)的,其封蓋形式是卷封式。目前潤滑油市場對20 L潤滑油的包裝形式的要求日益增加,塑桶包裝完全取代了鐵桶包裝,為順應(yīng)市場需求,公司昆侖牌潤滑油20 L包裝全部采用塑桶包裝,其封蓋形式改為壓蓋式,原有的封蓋機(jī)就成為了閑置設(shè)備,不適用于現(xiàn)有的包裝形式。在此情況下,為滿足包裝要求,需要新購封蓋機(jī),需要資金20萬元。為節(jié)省資金,降低成本,保證生產(chǎn),我廠決定自行設(shè)計(jì)制造封蓋機(jī),經(jīng)過對20 L塑桶封蓋形式、原理及對該條生產(chǎn)線輸送傳送機(jī)構(gòu)詳細(xì)分析和研究后,我們設(shè)計(jì)制造了一種差動(dòng)式壓蓋機(jī),安裝使用后完全滿足了包裝生產(chǎn)要求,并且取得了極佳的效果。該設(shè)計(jì)包括機(jī)械和電氣控制兩部分。

1 機(jī)械部分的設(shè)計(jì)

1.1 原有的桶蓋卷封裝置

1.1.1 結(jié)構(gòu)及主要組成

原有鐵桶封蓋機(jī)是由壓蓋氣缸、導(dǎo)向套、卷封器和機(jī)架等組成的。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

1.1.2 工作原理

灌裝后的鐵桶重桶由人工上蓋并由輸送傳送機(jī)構(gòu)梯次輸送,完成重桶定位。當(dāng)微動(dòng)開關(guān)感應(yīng)到有桶后,進(jìn)行卷封蓋工作,卷封蓋動(dòng)作由下行氣缸完成,當(dāng)卷封器下行接觸到桶蓋時(shí),由于包裝桶及桶蓋的阻礙,使卷封器抱緊桶蓋,同時(shí)卷封器底爪向內(nèi)彎曲完成卷封動(dòng)作,然后,輸送機(jī)構(gòu)再次啟動(dòng),運(yùn)行一個(gè)梯次間距的距離,將其輸送至下一個(gè)工位進(jìn)行貼

標(biāo),并經(jīng)傳送帶完成自動(dòng)噴碼,如此循環(huán)。

1.2 輸出傳送機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳送原理

1.2.1 結(jié)構(gòu)及主要組成

輸出傳送機(jī)構(gòu)由帶有六個(gè)扣齒的鋼棒、兩個(gè)完成上、下動(dòng)作的氣缸、一個(gè)氣缸驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)架及機(jī)架組成。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。

1.2.2 工作原理

輸出傳送機(jī)構(gòu)由帶有六個(gè)扣齒的鋼棒驅(qū)動(dòng)包裝桶移動(dòng),因此包裝桶在輸送機(jī)構(gòu)上共有六個(gè)固定的工位。第一個(gè)工位完成灌裝任務(wù),最后一個(gè)工位完成封蓋任務(wù),中間的四個(gè)工位用于人工放置桶蓋及灌裝量抽檢工作。在開始灌裝時(shí),帶有六個(gè)扣齒的鋼棒處于左端,當(dāng)一個(gè)包裝桶灌裝滿潤滑油時(shí),帶有六個(gè)扣齒的鋼棒向右移動(dòng)一個(gè)工位,并把包裝桶從灌裝工位移動(dòng)到下一個(gè)工位,然后鋼棒在下行氣缸的作用下向下移動(dòng)并在移動(dòng)架的驅(qū)動(dòng)下向左移動(dòng)一個(gè)工位,接著在上行氣缸的作用下向上移動(dòng)回到起始位置,此時(shí)可以放置新的包裝桶進(jìn)行下一次灌裝?？梢钥吹綆в辛鶄€(gè)扣齒的鋼棒每向右移動(dòng)一次,就把包裝桶從一個(gè)工位依次移動(dòng)到下一個(gè)工位,如此循環(huán),完成包裝桶灌裝、放置桶蓋及封蓋工作。

1.2.3 確定檢測待封蓋包裝桶的光電傳感器位置

考慮到該包裝生產(chǎn)線生產(chǎn)速度為10桶/分鐘,每個(gè)包裝桶在封蓋工位停留時(shí)間較長,約為5~7 s,因此檢測待封蓋包裝桶的光電傳感器就不能直接來檢測包裝桶,也就是不能安裝在封蓋工位。仔細(xì)研究和分析輸出傳送機(jī)構(gòu):帶有六個(gè)扣齒的鋼棒每次向右移動(dòng)都及時(shí)返回,并把待封蓋包裝桶準(zhǔn)確輸送到封蓋工位,因此可以用光電傳感器來檢測這個(gè)帶有六個(gè)扣齒的鋼棒,即將光電傳感器安裝在傳送機(jī)構(gòu)最右端的機(jī)架上,每當(dāng)帶有六個(gè)扣齒的鋼棒向右移動(dòng)但未返回時(shí),光電傳感器就發(fā)送有桶信號,差動(dòng)式壓蓋機(jī)就進(jìn)行壓蓋動(dòng)作。光電傳感器位置示意圖見圖2。

1.2.4 輸出傳送機(jī)構(gòu)的調(diào)整

側(cè)護(hù)導(dǎo)軌的調(diào)整比較簡單,只需根據(jù)包裝桶直徑直接調(diào)整位置即可。輸送傳送機(jī)構(gòu)關(guān)鍵的調(diào)整在于如何使包裝桶準(zhǔn)確位于封蓋機(jī)下面。方法如下:拆下帶有六個(gè)扣齒的鋼棒,在其右端有一個(gè)調(diào)整機(jī)構(gòu),可以調(diào)整扣齒的位置。

1.3 差動(dòng)式壓蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理

1.3.1 結(jié)構(gòu)及主要組成

經(jīng)過對原有的桶蓋卷封裝置的研究和分析后,我們設(shè)計(jì)了一種差動(dòng)式壓蓋機(jī),其機(jī)構(gòu)示意圖見圖3。主要由機(jī)架、壓蓋高度調(diào)整機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向桿、壓蓋氣缸和壓蓋平板等組成。

1.3.2 工作原理

灌裝后的塑料桶重桶由人工上蓋并由輸送傳送機(jī)構(gòu)梯次輸送,完成重桶定位。當(dāng)光電傳感器感應(yīng)到有桶后,進(jìn)行壓蓋工作,壓蓋動(dòng)作由兩個(gè)氣缸完成,分兩次進(jìn)行:先是前側(cè)壓蓋氣缸下壓,待蓋子一側(cè)未被完全壓緊之前,后側(cè)壓蓋氣缸下壓,此時(shí)蓋子才被完全壓緊,即實(shí)現(xiàn)了差動(dòng)式壓蓋,然后,輸送機(jī)構(gòu)再次啟動(dòng),運(yùn)行一個(gè)梯次間距的距離,將其輸送至下一個(gè)工位進(jìn)行貼標(biāo),并經(jīng)傳送帶完成自動(dòng)噴碼,如此循環(huán)。

之所以設(shè)計(jì)成差動(dòng)式壓蓋,即兩次先后壓蓋,首先是保證壓蓋的緊密性,其次是適當(dāng)排除桶內(nèi)的空氣,保證壓蓋后蓋子平整。

壓蓋高度調(diào)整:根據(jù)20 L昆侖潤滑油桶的高度調(diào)節(jié)壓蓋高度調(diào)整機(jī)構(gòu),即通過松開兩個(gè)備緊螺母,轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手柄來升降壓蓋機(jī)高度。

壓蓋機(jī)工作時(shí),應(yīng)保證壓蓋氣缸上下運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)自如,如發(fā)現(xiàn)壓蓋氣缸上下運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生卡滯現(xiàn)象,應(yīng)立即停止工作,查找原因。多數(shù)是由于導(dǎo)向部分出現(xiàn)問題所致,一般對導(dǎo)向桿進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整即可解決問題。應(yīng)定期對導(dǎo)向部分進(jìn)行必要的潤滑工作,保證導(dǎo)向精確和運(yùn)行通暢。

2 差動(dòng)式壓蓋機(jī)電氣控制部分的設(shè)計(jì)

2.1 電氣控制線路圖

2.1.1 壓蓋控制原理圖(見圖4)

2.1.2 電源接線端子圖(見圖5)

2.2 工作過程

當(dāng)光電傳感器檢測到包裝桶時(shí)接通中間繼電器C,使中間繼電器常開觸點(diǎn)C閉合,接通時(shí)間繼電器T3、T1,同時(shí)時(shí)間繼電器T3常開觸點(diǎn)閉合,形成自保。時(shí)間繼電器T1常開觸點(diǎn)閉合,壓蓋氣缸1電磁閥及時(shí)間繼電器T2得電,在壓蓋氣缸1向下帶動(dòng)壓蓋板將桶蓋一側(cè)壓到桶上未被完全壓緊之前,時(shí)間繼電器T2常開觸點(diǎn)經(jīng)延遲后閉合,使壓蓋氣缸2電磁閥得電,壓蓋氣缸2帶動(dòng)壓蓋板下壓,此時(shí)桶蓋才被完全壓緊。然后時(shí)間繼電器T3常閉觸點(diǎn)經(jīng)延遲斷開,完成一次壓蓋動(dòng)作。

2.3 延遲時(shí)間設(shè)置

由于該條包裝生產(chǎn)線生產(chǎn)速度為10桶/分鐘,因此時(shí)間繼電器T3常閉觸點(diǎn)延遲斷開的時(shí)間不得高于6 s,為安全起見設(shè)置成4 s;時(shí)間繼電器T1常開觸點(diǎn)延遲閉合時(shí)間可設(shè)置成0~1 s,時(shí)間繼電器T2常開觸點(diǎn)延遲閉合時(shí)間設(shè)置成1~2 s,這樣兩個(gè)壓蓋氣缸先后動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)差動(dòng)式壓蓋,同時(shí)兩個(gè)氣缸可以保證至少1 s的同時(shí)壓蓋動(dòng)作,確保桶蓋壓緊及桶蓋平整。

2.4 設(shè)計(jì)差動(dòng)式壓蓋的原因

最開始的時(shí)候,設(shè)計(jì)的并不是差動(dòng)式壓蓋,而是一次性壓緊蓋,但是在實(shí)際應(yīng)用過程中出現(xiàn)了桶蓋向上鼓脹的現(xiàn)象。究其原因,則是在一次壓蓋時(shí),由于時(shí)間短,桶內(nèi)空氣不能及時(shí)適當(dāng)排出,造成桶蓋向上鼓脹。為此我們重新設(shè)計(jì)了差動(dòng)式壓蓋系統(tǒng),確保在壓蓋過程中有效排出桶內(nèi)部分空氣,保證壓蓋之后桶蓋的平整性。

3 安裝調(diào)試

首先,將差動(dòng)式封蓋機(jī)機(jī)架、壓蓋高度調(diào)整機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向桿、壓蓋氣缸和壓蓋平板及光電傳感器按照其功能和位置分別初步安裝,之后在停機(jī)的狀態(tài)下用待封蓋的20 L昆侖塑料桶進(jìn)行相應(yīng)的高度調(diào)整,然后開機(jī)進(jìn)行手動(dòng)排空操作,讓20 L塑料桶從灌裝工位開始傳送,依次經(jīng)過中間的四個(gè)工位到達(dá)封蓋工位,檢查桶口是否準(zhǔn)確位于壓蓋平板下面,如果沒有對齊,則按照1.2.4輸出傳送機(jī)構(gòu)調(diào)整中介紹的方法進(jìn)行調(diào)整,直到桶口中心與壓蓋平板中心對齊為止。

待這一切調(diào)整比較準(zhǔn)確之后,在停機(jī)的狀態(tài)下按照電氣控制線路圖連接好電氣元件,然后開機(jī)并慢速空載運(yùn)行機(jī)器,檢查差動(dòng)式壓蓋機(jī)動(dòng)作是否正常,沒有異常之后我們試著慢速運(yùn)行,并輸入空桶5個(gè),讓其在無油的情況下完整地進(jìn)行灌裝、壓蓋動(dòng)作并檢查有無異?，F(xiàn)象,最后試進(jìn)行有油運(yùn)行。

4 使用效果及意義

至此經(jīng)過上述兩部分的設(shè)計(jì)及安裝調(diào)試,差動(dòng)式壓蓋機(jī)正式投入使用,充分發(fā)揮了其平穩(wěn)、快速、準(zhǔn)確封蓋的功能,其封蓋成功率達(dá)到100%,在生產(chǎn)中發(fā)揮了極大的作用。本次設(shè)計(jì)對于實(shí)際生產(chǎn)有很大意義,表現(xiàn)在:

(1)保證高生產(chǎn)效率。在設(shè)計(jì)差動(dòng)式壓蓋機(jī)之前的生產(chǎn)方式是機(jī)器進(jìn)行灌裝,人工用橡膠錘砸蓋進(jìn)行封蓋,速度較慢;有了差動(dòng)式壓蓋機(jī),灌裝速度大大提高。

(2)降低廢品率,提高經(jīng)濟(jì)效益。人工砸蓋時(shí),經(jīng)常會出現(xiàn)把桶蓋砸碎或者把桶中的潤滑油濺撒出來,造成桶蓋損耗及油品浪費(fèi);有了差動(dòng)式壓蓋機(jī),其高效、平穩(wěn)、準(zhǔn)確的封蓋功能避免了桶蓋的損耗和油品的浪費(fèi)。

(3)提高運(yùn)行的可靠性,減少事故。人工砸蓋存在一些安全隱患,而差動(dòng)式壓蓋機(jī)避免了這些安全隱患。

(4)降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省了勞動(dòng)力。原來人工砸蓋,勞動(dòng)強(qiáng)度大,有了差動(dòng)式壓蓋機(jī),不僅降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,而且節(jié)省了勞動(dòng)力。

(5)節(jié)省購買壓蓋機(jī)資金20余萬元,降低了成本。

收稿日期:2009-01-07。

作者簡介:繆冬梅(1972-),女,工程師,1995年畢業(yè)于中國紡織大學(xué)機(jī)電一體化專業(yè),大連潤滑油廠包裝車間設(shè)備主任,從事包裝機(jī)械技術(shù)管理工作13年。