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浅谈无压力输送系统设计

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通

关键词:

中图分类

文献标识

cloi:

lO.3

O概述

随着啤酒,饮料行业的迅速发展,国内包装

机械行业也呈现了迅速发展的局面,对包装车间

环境要求越来越高,包括机器噪音,玻璃瓶爆破

声音及瓶子运行碰撞噪音等对人体健康造成危害

的,都严格要求控制在允许范围内.而作为啤酒,

饮料包装行业的重要设备一无压力输送系统在

控制方面的设计要求也越来越高.

无压力输送系统在啤酒,饮料行业使用已经

有-t-年左右,国内生产无压力输送系-rYe的各种技

术已趋向成熟.根据各啤酒/--使用效果来看,国

内无压力输送系统参照KHS公司倾斜方式制造,

在工艺,精度及安装等方面要求都符合我国当前

的应用水平,具有现场调试较为方便的优点.综

合以上的情况,结合新的技术运用,提出无压力

输送系统的最佳设计方案.

1系统组成和工作原理

现以贴标机的无压力系统为例,说明无压力

系统的组成和工作原理,见图1.

图1无压力输送系统

无压力输送系统由6台带变频器的电机组成【1】,

分别是:

供瓶电机L1:

电机L1拖动无压力的人口92:

的

输送带.经过验瓶后的瓶子由6列或8列带输送

到这里,然后再转成4列带输送进入无压力输送.

为了避免多列带收窄过渡时造成的拥挤,由SQ1

模拟量输出接近开关控制电机Ll的运行.一套机

械装置安装在这A’-接近开关,被称为安装支架,

通过变化的感应距离,使模拟量接近开关发出0～

IOV变化信号.当运动中的瓶子逐渐增多.并逐渐

挤压在这套机械装置上时,使装置上的接近开关

发出模拟量信号去控制电机Ll的变频器逐渐减低

频率,使输送带电机Ll减低速度,瓶流速度相应

减低,减缓多列带收窄时造成的拥挤.

反之,当瓶子稀疏,减少挤压这套机械装置,

使接近开关的感应距离变化,接近开关发出模拟

量信号随之再去控制变频器升高频率,加快输送

带的速度,使瓶子快速运行,补充空位保持无压

力人口处的输送带的储瓶量.

u是无压力系统中唯一不需要与主机同步的

输送带.通过这A’-控制,瓶子进入/-.2输送带,保

持一个不会拥挤,压力均匀的瓶流.

供瓶带电机L2:

电机L2的作用是将4列带的

瓶子推向倾斜带,使瓶子形成单列.

这条输送带运行时,同步控制是十分精确的.

因为它的快慢,直接影响瓶子进入单列带时的拥

挤和稀疏程度.

分瓶电机L3:

由5列组成的,每列通过不同

速比链轮拖动,使之形成与电机L2速度相同的慢

速到超越电机L4快速并且是内倾斜输送.在这

【收稿日期】2010-07—23

【作者简介】陈爱清（1973一）,女,技术员,1997年毕业于广东工业大学工业自动化专业,广州新泉包装容器有限公司技术员,从事啤酒,饮

料包装生产线机器电气工作.

010年蕾乖玛耋誉平9硼

l

—-

I

极易向后仰倒.所以在输送带的水平面上,L2由

高至低向L3应有一个逐渐倾斜的高度差,利用瓶

子重心的向前偏移.抵消高速前进时瓶子向后的

惯性,这样可以较大程度地减少倒瓶.

另外,傍板的材质ttz-t-分关键.必须用不易

变形的不锈钢扁钢套上耐磨的尼龙材料（克朗斯的

就是这样）,使瓶子依靠的那个侧面永远与链板成

九十度角.绝对不能象目前那样,只用普通的傍

板代替.这样单列前进的瓶子就不会因依靠的侧

面不垂直,瓶身只接触到傍板的一点,造成瓶子

旋转ifff倒瓶.

傍板弯曲的曲线也要十分讲究,原来的傍板

弯曲的曲线不很合理,因此每到现场安装都要凭

经验重新调校.

汇集瓶子电机1_4:

形成单4”-排列状态的瓶子,

进入了电机L4单列带.在这个位置安装了3个光

电检测装置及在该输送带主动轴上安装了1个旋

转编码器,这样,可以得到输送带速度和瓶-7:

速

度的测量值,通过计算再去控制电机L2和L3的

速度.

电机L4的运行速度与主机同步运行.在瓶流

稀疏或拥挤时,速度只/rlz缓和的升降.这样可以

避免汇集的瓶子撞击,使每个后来的瓶子轻轻地

靠上前7b-瓶子.进入下一列输送带.

进入主机的电机L5:

瓶子在这列带上输送进

入主机,因此,它的速度永远与主机同步,保证

瓶子的供给.当主机止瓶器关闭时,电机L5立刻

转为低速运行,经过lmin后,主机止瓶器仍未开

启,电机L5就自动停止运行,避免排列在该列带

上的瓶子对止瓶器形成挤压而造成损坏.

出主机的电机L6:

当无压力输送系统开关按

钮闭合后,这条输送带就处于运行Ydt.~.当主机

运行时,跟随主机速度同步运行;主机停止时,

它以低速运行,保证从主机出来的瓶子带走,避

免滞留的瓶子损坏主机的出瓶星轮.

通过实际测量,我们知道分瓶的距离无论是

国内或者进口无压力系统均为6470mm左右,而通

过电机L4的速度最大为4万瓶/}l,由此可知电机

L4的最大速度为888.8mrn/s,而电机L2的最大速

度为222.2mm/s.

利用安装在汇集瓶子输送带电机L4传动轴上

编码器或感应齿形盘的接近开关,可以知道输送

带L4在单位时间内移动的距离,由于已知贴标机

人口输送带电机L5的速度为X,根据速度比知道

汇集输送带L4基本速度应为KXX（K为齿轮比例常

数）,假设在单位时间内电机L4上的光电开关检

测到N个脉冲信号,即有N个瓶通过该输送带,

而根据电机L4上的加装开关,知道单位时间内输

送带运行距离,因为在标准无压力状态-F输送带

上每个瓶子所占位置是固定的,所以我们知道标

准状态下单位时间内应有M个瓶通过电机L4输送

带（M=输送带单位时间内走的距离,每个瓶应占的长

度）,此时可以推算出该输送带应走的速度v为:

V=K×x+（M—N）×（每个瓶应占的长度）/单位时

间

而电机L2和L3的速度可以根据电机L4速度

通过齿轮的比例常数i-t-算出来阁.

在计算中,对单位时间选择是非常重要的,

单位时间选择过长会导致瓶流速度变化实时性不

高,而单位时间选择过短,变化过于频繁,也会

导致瓶与瓶之间存在碰撞,不是我们设计的初衷,

如果每个脉冲都进行比较的话,在电气上的确能

够实现,但需要增加一定的成本,并且在实际生

产应用中是不可行的,因为这样的机械动作十分

频繁,造成速度不稳定,从而影响系统的实际效

果.对单位时间的选择需要一定的经验值.

以上方法只是纯数学公式上计算,其中时间

选择是不确定因数,由于是对一段时间内进行记

数,这样算术公式实时性不高,通过对意大利SIG

公司的无压力输送系统进行研究后,可采用以下

的方法:

在汇集带上安装标准轮盘.当输送带运动一

个瓶位距离时,我们可以通过计时得到一个时间

T1,如图2:

I,

..

.

三三yE

图2标准轮盘

而通过汇集带上检测两个瓶流光电检测开关

之间的瓶位移距离.也可以通过计时得到T2,如

0（）午茎紊镣呻......

l■

图3.

瓶流左上

瓶流方向

瓶流右上

瓶流方向

图3瓶的输送

当T2的大小接近T1时,通过汇集带上的瓶

就越接近理想状态,而由于输送带是一个速度随

时变化的系统,我们可以采用动态PID调节输出

控制加减速度,这样可以使瓶流速度和输送带速

度接近同步,从而使T2接近于T1,这样速度调节

效果接近于平滑,系统会达到十分稳定状态.

以上计算并没有考虑到润滑系数,但从上面

分析可以知道在一段时间内润滑系数是不会变化,

根据瓶与瓶之间的实际距离来控制速度调节,这

样可以克服润滑系数造成的影响,而在润滑系数

改变时候,瓶子与瓶子之问距离肯定会产生改变,

这样我们调节系统也会相应地改变输出速度,所

以说该计算原理自适应功能是存在的.

在无压力系统中,除了具有完善的机械构造

和电气控制外,输送带润滑也占了极其重要的份

量.一条运行良好的无压力输送系统,它的润滑

状态应该始终保持一致,瓶子底部和输送带的摩

擦系数保持一个恒定数值.变频器许多参数要重

新去设定才能运行,而这些参数是根据无压力输

送系统在一种运行状态下通过手人工设定的,是

不会丢失的.当润fla”状态有了变化时,无压力输

送系统的输送状态也就会跟随变化,这样就会造

次弯曲的角度都不一样,由于傍板弯曲角度关系

到电机L3与L4之间的供瓶数量和速度.在无压

力输送系统正常运行当中,供瓶的数量和速度稳

定性要求也就比较高,在分瓶部分一定要求是四

列同时分瓶,所以希望在以后的无压力输送系统

设计时,以上重要部件需要有严格和详细的安装

尺寸和标准,因为无压力输送系统对安装的要求

比较高,而现场安装人员每次都是根据经验值进

行安装,这样会导致安装和调试周期的延长.

2结论

我公司初期无压力输送存在的问题比较多,

由于设计时间紧迫,并且对无压力系统了解不够

深刻,运行效果并非十分理想,经过几年的努力

探索,现在已能满足用户生产的要求,但与克朗

斯等进口的无压力输送系统技术相比,无论在材

料的选择和加工,机械安装和调试,或是控制原

理等方面都存在不少差距.

无压力输送系统是一个应用范围很广的极有

前途的啤酒,饮料机械设备,无压力输送系统必

须跟上啤酒,饮料行业迅速发展的需要,不断开

拓仓U新,才台宦具有竞争力.高台邑耗,f氐l生台色,f氐

效率,低功能的元压力输送系统必将淘汰,高端

无压力输送系统市场必将越来越广.

参考文献

[1]沈博.浅析PLC控制的多电机同步系统田.电子机械,2010（5）.

【2】陈斌.浅谈灌装压盖机无轴传动同步控制[JJ.饮料丁业,2009（8）

Apreliminarydiscussionofdesignofpressure-freeconveyingsystems

CHENAi—qing

（GuangzhouXinquanPackagingContainerCo.,Ltd.,Guangzhou510310,Guangdong,China）

Abstract:

Throughtheanalysisandtechnicalparametercalculationforpressure-freeconveyingsystems,therelativelyrational

designplansweresuggested,andtheirstructuresandworkingprinciplesdescribed.

Keywords:

pressure—freeconveyingsystem;analysis;structureandworkingprinciple

（）10年第卷第9期