码垛机是自动化生产线上必不可少的自动包装设备,码垛机通过对物品的输送、旋转、翻转,堆积、组合等动作,实现物品各种形式堆叠、码垛,将袋状或者箱体类对象依照特定的次序和设定码放在目标区域内,以便完成物品的搬运、存储、装卸、运输等物流工作,可大大降低操作人员的劳动强度,提高输送效率及包装质量。
该文对软包装袋码垛关键技术进行了系统研究,采用CAD/CAE技术实现软包袋自动码垛生产线的设计,全自动码垛生产线主要由压平输送机、缓停输送机、转位输送机、托盘仓、托盘输送机、编组机、推袋装置、码垛装置、垛盘输送机等组成。码垛过程在PLC控制下自动完成,正常运转时无须人工干预,设备制造及维护简单,成本低,码垛效率高,主要用于化工、粮食、药品等行业的粉、粒、块状物料（如面粉、水泥、化肥等）包装袋的全自动码垛,可替代昂贵的进口设备。
1软包装袋码垛生产线总体方案的设计
1.1概述
软包装袋码垛生产线由于所包装的物料有着不同的特性,所以料袋有着不同的规格型号,但所完成的码垛功能不变,所以当码垛不同料袋时,码垛生产线的基本构成变化不是很大。该文中的码垛生产线主要针对水泥编织袋设计,水泥料袋尺寸为650×400×150mm、灌装重量为50kg。软包装袋码垛生产线的组成部分主要有倒袋装置①、斜坡输送机②、单袋整形装置③、转位装置④、缓停输送机⑤、编组装置⑥、推袋装置⑦、压袋装置⑧、分层机⑨、升降机⑩、垛盘输送机、承垛输送机、托盘输送机、以及托盘仓。
1.2软包装袋码垛生产线的工艺流程
软包装袋码垛生产线的工艺流程如下所示:灌装好的料袋经过输送机送入码垛生产线,首先倒袋装置把灌装好的料袋推倒放平、定向,使其以平卧的姿势顺着传送带输送；斜坡输送机用来完成料袋从低到高的输送,经过斜坡输送机到达单袋整形装置,单袋整形装置对不规则料袋进行压平,使得料袋变得规则、整齐；转位装置按照码垛需要对部分料袋进行旋转；缓停输送机在进入编组机之前对料袋起到了缓停作用；编组机是将缓停输送机输送来的料袋进行“2-3编组”即“2横”或“3竖”的编组；推袋装置将编组好的料袋推至缓停板或者分层机；分层机接到推袋装置输送过来的料袋后,打开闸门,使料袋落到垛盘上；压袋装置气缸伸出带动整形板对垛层进行整形,整形完毕后,整形气缸复位；升降机带动垛盘下降到特定的高度后闸门关闭,升降机带动垛盘上升到上限位等待下一层的码垛,即码垛好一层,重述上述动作,直到码垛好设定的码垛层数即为一垛后,升降机带动垛盘下降到承垛输送机,由垛盘输送机输出,等待叉车运走。与此同时,托盘仓会在控制系统的操纵下放出一个空托盘,由托盘输送机输送到码垛工位进行码垛。
2软包装袋码垛生产线控制系统的设计
控制系统是软包装袋码垛生产线实现全自动码垛的核心部件,是决定生产线性能的主要因素。码垛生产线的各种控制为开关量,I/O点数较多,选用西门子的S7-200型PLC,因码垛生产线中输入/输出端子数目较多,码垛生产线上我们选用S7-200CPU226DC/DC/DC,以及一个EM223(16DI/16DO)和两个EM221(16DI),总共有72个输入点和32个输出点,可以满足控制需要。
码垛生产线在工作时,各个环节都不是独立存在的,彼此之间存在紧密的联系,因此必须保证各个环节的适当配合,才能确保生产的顺利进行。码垛生产线的操作信号、工作状态等信号作为输入信号传递给PLC。其中手动输入信号包含了各设备的启动、停止等操作的28个按钮,即28个输入信号；位置检测开关包括了升降机上限位等4个限位开关和料袋是否到位、托盘是否到位等37个光电开关,总计69个输入信号。输出信号用来控制码垛生产线上各个电机、气缸动作,其中控制接触器有13个输出,控制电磁阀有16个输出。
为了满足生产的需要,码垛生产线需要有手动工作方式和自动工作方式两种工作方式。在手动工作方式下,使用者需要操作就地箱按钮来完成码垛生产线的每一个动作,例如转位、升降、释放托盘等动作；在自动工作方式下,码垛生产线通过子程序的调用控制各部分的动作,从而使得码垛生产线能够连续的工作,其总体控制流程图如图1所示。

3结语
经过组装调试,整套生产线满足生产需要,已经在威县科创食品机械有限公司得到初步运行,运行可靠,状态良好,可以替代同类进口产品及机器人码垛功能。
 

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