| 自動灌裝機在油漆灌裝中的應用 | 2020-01-15 |
| 摘要:我公司油漆裝置采用哈爾濱博實自動化設備有限責任公司生產的全自動稱重灌裝碼垛生產線，用于油漆的稱重、灌裝、輸送檢測及碼垛。文章對國內油漆灌裝技術的現狀全自動液體灌裝機的工藝流程、設備構造、影響液體灌裝機正常運行的因素進行了介紹。 1國內油漆灌裝技術現狀 在油漆的自動灌裝方面,國內各個企業的水平參差不齊，但大體原理基本相同。小型企業基本上是人工套桶的半自動灌裝，大中型油漆生產企業則早就淘汰了半自動人工套桶的灌裝。我公司采用的是哈爾濱博實自動化設備有限公司生產的的全自動液體灌裝機。該液體灌裝機是在綜合比較了國外多種液體灌裝機技術的基礎上,針對油漆粒液體的特點,研制出的具有自主知識產權的全自動油漆液體灌裝機。其生產能力超過800桶/h,適應三層牛皮紙內襯PE膜箱型桶。在這條油漆全自動灌裝生產線中,有自動液體灌裝機、自動封口機、金屬檢測機、電子復檢秤、全自動碼垛機等多種單元設備。 2油漆全自動液體灌裝機工藝流程 由風送系統輸送過來的油漆液體存于液體儲罐T-461A/B中，經振動篩（M-461A/B/C/D）、螺桿輸送機后，進入灌裝程序。 人工將灌裝桶放置在供桶機的供桶盤上，供桶機自動取桶、送桶，裝桶機自動取桶、開桶。上游物液體靠重力由儲液體倉落入自動液體灌裝機中進行全自動稱重，稱重后的定量物液體落入灌裝桶中，以滿桶每桶25kg裝桶。裝完物液體的液體桶在立桶輸送機的輸送過程中，經夾口整形、折邊熱封口工序后，輸送至倒桶輸送機。倒桶輸送機將液體桶放倒，放倒的液體桶輸送至壓平輸送機上壓平整形后，進入金屬檢測機進行金屬雜質檢測。金屬檢測后的液體桶輸送至電子復檢秤上進行重量復檢，含有金屬雜質或重量不合格的液體桶被揀選機剔除，合格的液體桶由揀選機輸送至皮帶輸送機上。液體桶在皮帶輸送機的輸送過程中，由噴墨打號機打印批號，打印批號的液體桶由皮帶輸送機輸送至碼垛單元的斜坡輸送機。斜坡輸送機將液體桶提升至碼垛高度，經整形壓平機壓平整形后，由緩停輸送機輸送至轉位輸送機上，由轉位輸送機按預定編組方式轉位（桶口朝里，2-3、3-2編組，見圖2-1）后，送至編組機上進行編組，編組后的液體桶被推桶機推送至緩停板上等待碼垛。在推桶壓桶機、分層機和升降機的協調工作下，一層液體桶被碼放到托盤倉、托盤輸送機自動供應到垛盤輸送機的托盤上，直至碼完一垛。垛盤由垛盤輸送機送出，由垛盤輸送機輸送至垛盤輸送機上，由叉車下線入庫。 如果產品出口或特定用戶要求，需要對垛盤進行打包，則由叉車送至纏繞機上，按要求纏繞后再由叉車入庫。 3設備操作 3.1主要設備簡述 液體灌裝機組為全自動液體灌裝機，主要包括稱稱重單元、灌裝單元、輸送檢測單元、碼垛單元、除塵系統、真空機氣動系統等單元。主要技術參數如下： 表3－1液體灌裝機主要技術參數 稱重能力800bags/h 稱重重量25kg/bag 灌裝能力800bags/h 碼垛能力1000bags/h 碼垛形式高位碼垛 托盤材液體塑液體 垛形結構3×2編組，5桶/層，8層/垛 3.2主要設備操作 3.2.1真空系統 全自動灌裝單元的真空系統是以真空壓力為動力源，通過吸盤來吸附灌裝桶，實現取桶、開桶功能。 灌裝單元真空系統中的真空泵為連續運轉，只要液體灌裝機開機，真空泵即處于抽真空狀態。當吸盤接觸到灌裝桶時，系統內開始建立真空，在伺服電機的帶動下，進行相應操作，操作完成后，真空閥動作，使吸盤斷開真空，釋放液體桶，吸盤在執行裝置的帶動下，回復原位置，完成一個動作循環。 3.2.2氣動系統 本生產線的氣動系統的氣動原理是：由主干線來的壓縮空氣中含有水分和雜質，經氣水分離過濾器后，將水分分離出來冰排出氣動系統，同時對雜質進行過濾，得到凈化后的壓縮空氣再經減壓閥減壓和穩壓，最后經電磁換向閥提供給執行元件-氣缸，通過電氣系統控制電磁換向閥的閥芯的動作。從氣缸排出的壓縮空氣經過消音器后排放到大氣中，因消音器可減小壓縮空氣快速排放時產生的的噪音，因此使整個氣動系統的噪音降到程度。利用調速閥可調節壓縮空氣進入或流出氣缸速度，從而可調節氣缸動作的運動速度。 3.2.3控制及操作系統 本生產線的控制系統按功能單元分為電子秤控制系統、液體灌裝機控制系統、輸送段控制系統和碼垛機控制系統，這四個系統根據各自的末端信號連鎖運行。 （1）在電子秤進入自動運行后，控制相應的執行元件伺服電機來完成粗給液體、精給液體動作，并向灌裝控制系統發出投液體信號；灌裝控制系統在其液體桶準備好后（指取桶、開桶等一系列動作），向電子秤控制系統發出允許卸液體信號，電子秤控制系統控制卸液體門氣缸液體門打開，將物液體投入液體桶中，灌裝控制系統控制裝好的液體桶經封口后進入輸送段。用于物液體稱重，顯示稱重結果，循環示意圖見圖3-2所示。當物液體靠重力進入電子稱重箱后，稱重傳感器開始采集稱重信息，此時稱重箱翻門關閉，落液體箱落液體閘門打開，進行粗給液體，當稱重達到設定值時，落液體閘門關閉至細流口，進行精給液體，稱重達到落液體閘門關閉而計量的重量尚有欠缺，可在伺服電機的控制下，快速將閘門打開細流口進行“補秤”，直到達到規定的重量值，并迅速關閉。 （2）灌裝部分啟動后，將給輸送段一個啟動信號，同時，輸送段控制元件給灌裝部分一個正常信號；如果灌裝控制器在自動運行過程中沒有接收到輸送段的正常信號，灌裝部分將停止運行，在輸送段的故障排除后，才能正常運行。 （3）在生產線正常運行時，當自動灌裝和碼垛部分建立連鎖時，自動碼垛控制器向自動灌裝控制器發出正常運行信號，當自動碼垛部分出現故障報警停止時，自動碼垛部分的正常信號自動斷開，自動灌裝部分也相應的停止，直到自動碼垛部分正常運行為止；當自動灌裝和碼垛部分解除聯鎖時，各自都可以獨立工作，且互不影響。 （4）本系統以可編程控制器為邏輯控制核心，它根據現場實際情況來驅動伺服電機完成初始化及加液體等動作，同時接收電子秤傳來的信息協調雙秤的投液體關系，并控制超差投液體；稱重部分以稱重控制器為控制核心，將稱重傳感器檢測到的模擬量信號轉換成數字量信號，進行運算比較，并將相關數據（如粗加液體、精加液體、補液體等）傳遞給可編程控制器，同時檢測可編程控制器傳來的允許投液體及超差投液體信號。 4影響液體灌裝機正常運行的因素 在實際生產過程中，液體灌裝機能否正常生產運行主要受電氣、稱重顯示器元件以及灌裝液體、灌裝桶等因素的影響。 4.1電氣元件 4.1.1電機 電機作為液體灌裝機的核心部件，是影響液體灌裝機能否正常運行的直接因素。ZBML800型全自動液體灌裝機的電機主要有夾口整型電機、折邊電機和立桶輸送電機、推桶電機、分層電機和升降電機，為保證各電機正常運轉，要求操作人員定期進行維護和保養，包括檢查制動電機的制動器部分是否有雜物，傳動系統是否缺乏潤滑，清理剎車片潤滑傳動系統各部件。若出現制動電機不能及時制動時，需要調整電動機傳動皮帶或鏈條的松緊以及制動器的氣隙，同時聯系電氣專業人員檢查電機制動器控制回路的接線情況。 4.1.2光電開關 光電開關大致分為對射式、反射板式、直接反射式，我油漆分廠的ZBML800型全自動稱重灌裝碼垛機主要采用反射板式和直接反射式。 我油漆分廠使用的碼垛機上的光電開關主要分布在五個位置：供桶機、金屬檢測機、噴墨打號機、分層機和升降機。實際生產過程中因生產系統波動會在油漆液體中含有較多粉末，在下液體口下方的供桶機位置的光電開關極易被粉塵覆蓋，導致供桶機不能正常識別灌裝桶，需要手動停車并將被覆蓋部分清理干凈后再開車，極大地影響了液體灌裝機的灌裝效率，并且增加了操作人員的勞動強度。為了保證光電開關能夠正常運行，分廠從兩方面著手，首先是加強對產品質量的管理，從源頭上減少油漆液體中所含粉末，其次是要求灌裝崗位操作人員定期檢查并清理易被遮蔽的光電開關的感應探頭部分，并用干凈的抹布將開關探頭擦拭干凈，若清理后仍不能正常運行，則需要聯系稱重顯示器維保人員進行專業檢查調試或更換。 4.1.3接近開關 我廠液體灌裝機使用的接近開關為電感式接近開關，其位于液體灌裝機的揀選輸送機前，作用是感測所有穿過或停留在高頻磁場中的金屬物體并對其定位，然后向揀選機控制系統發出信號，使揀選機對含金屬的不合格液體桶定位并進行剔除。接近開關失靈會導致揀選機無法對含金屬的不合格液體桶進行定位和剔除，會聯鎖系統報警，并停止揀選。這時應檢查液體桶運動到合適位置時是否與接近開關對正，液體桶與接近開關的距離是否適當（正常距離應在5-8mm左右）。檢查接近開關的電源及信號線路，連接處是否松動脫落，信號電纜是否損壞，緊固松動的連接處，更換損壞的電纜。 4.1.4電磁閥 電磁閥的線圈直接與PLC輸出點相連，正常情況下PLC輸出點有信號輸出時，指示燈亮，電磁線圈通電，利用電磁力使閥芯切換，以改變氣流方向，推動相應的氣缸進行動作。 如果PLC的輸入點有信號輸出，但電磁頭指示燈不亮，需檢查，電纜接頭處是否松動脫落，緊固松動的連接處，若連接電纜損壞，則需聯系稱重顯示器人員更換損壞的電纜。如果電磁頭指示燈亮，但氣缸不動作，可能有兩種原因造成的：首先需要操作人員檢查閥體內部是否由稱重顯示器風內的碳粉等雜物進入，使閥體內部動鐵芯等部件發生堵塞，氣路不能正常切換，或打開閥體清除雜物；其次要檢查氣路管路的連接，若發現氣動管路連接不正常，需要聯系稱重顯示器專業人員對連接部分進行專業檢查和維修。總之，電磁閥能否正常運行，是在許多緊密相關的稱重顯示器元件的聯合作用下完成的，這就需要操作人員與稱重顯示器專業人員在加強交流，密切配合的基礎上，共同努力，才是保證電磁閥長周期穩定運行的關鍵所在。 4.2傳動設備 4.2.1真空系統 真空系統是通過水環真空泵建立真空，然后為供桶機的吸盤吸附灌裝桶時提供動力源。我廠液體灌裝機曾多次出現過供桶機吸不住灌裝桶的情況，這會導致供桶機連續不停吸桶，并連鎖系統報警，導致液體灌裝機停車，影響灌裝系統正常運行。經過檢查發現是由于一次水管線內渣滓、水銹以及物液體中沉降的粉塵等雜質的聚集導致真空水槽內的過濾器堵塞，導致真空泵效率下降，影響這個系統的真空度，造成液體灌裝機不能正常運行。為此，分廠加強了對真空系統的工藝管理，出臺水環真空泵等關鍵設備的管理規定，要求灌裝操作人員每天重點檢查真空系統水槽中的過濾器，如過濾器堵塞應及時清理；如過濾器沒有問題，還應檢查供桶機的吸盤是否有裂紋，如有裂紋應及時更換，經過工藝加強工藝及設備上的精細化管理，基本上解決了真空系統故障造成液體灌裝機停車的問題。 4.2.2輸送系統 輸送檢測單元主要由金屬檢測機、電子復檢秤及揀選機組成。金屬檢測機用于檢測液體桶中是否含有金屬雜質及液體桶的輸送。若液體桶重量不合格時需要調整前面的兩個自動液體灌裝機的粗精流值。這個過程需要操作人員反復調整。因為兩個自動液體灌裝機是輪流工作的，有時會出現某個秤出來的液體桶重量不準，這時需要先停掉一個秤，檢查另一個秤工作時是否正常。這是一個比較繁瑣的過程，要求操作人員具備良好的耐心和豐富的操作經驗。 若液體桶在后面的封口機處折邊寬窄不一，需要調整輸送帶的速度和加熱器的高度。調整輸送帶的速度是通過速度快慢的兩個按鈕進行的，使其與立桶輸送機的速度保持一致，這個過程需要根據桶口的傾斜度慢慢調整，加熱器高度的調整靠轉動手輪來調節。由于調整時需要一桶一桶的調試，在無形中產生了損失。為了減少損失要求操作人員需要有豐富的操作經驗進行調試操作，保證輸送系統的正常穩定運行。例如2013年7月，發生封口機折邊寬窄不一的情況，在調試過程中損失了將近300Kg的液體。所以我廠要求操作人員必須有豐富的事故處理經驗，以減少調試過程中的損失。 4.3物液體品質 油漆液體形狀和質量會影響其堆密度。在油漆投產初期，由于生產過程不是特別穩定，產品質量經常出現波動，會出現液體體積不規則的情況。如果調整不好會出現稱重不準的情況，造成灌裝桶爆桶，嚴重影響液體灌裝機穩定運行。為解決這個問題，需要確保每桶物液體的重量符合標準，為此，我廠建立灌裝監督管理的專門小組，不定期檢查稱重情況，同時要求操作人員經常對自動液體灌裝機的粗精流值進行調整，并加強與前段生產工序的溝通，及時根據生產狀況來調整灌裝系統。經過一系列有效調整后，大大避免了灌裝過程中爆桶現象的發生。 4.4稱重系統 自動液體灌裝機為雙秤結構，由2臺稱重控制器分別控制其稱重過程，完成所灌裝物液體的稱重計量。由于油漆液體形狀和質量會影響其堆密度，因此，為了確保每桶物液體的重量符合標準，要經常對自動液體灌裝機的粗精流值進行調整。這是一個精細且需要操作經驗的工作。如果調整不好會出現稱重不準的情況，嚴重時會導致爆桶的情況發生。 此外，灌裝崗位的操作人員稱電子復檢秤為“良心秤”。油漆每桶產品的規格為25kg，一個空液體桶為0.12kg，我公司為了保證每桶液體的凈重量都大于25kg，所以規定每個液體桶的重量范圍要控制在25.15-25.35kg。正常情況灌裝操作人員將每桶液體的重量范圍控制在25.17-25.19kg。例如灌裝崗位的操作人員若將每桶液體的重量控制在25.30kg的話，液體桶也能正常通過電子復檢秤，并且不違反規定，但這樣每桶液體就比正常控制的重量多出將近0.1kg。一噸POM液體能包40桶，這樣每噸將多損失4kg液體。假設油漆年產量為2萬噸，每噸售價為9000元，計算下來每年能節省80噸油漆液體，相當于為公司多盈利72萬元，所以操作人員將電子復檢秤成為“良心秤”。不光要在大方面進行節能減排，小方面也要精打細算。 5結論 ZBML800型全自動液體灌裝機自2010年投用以來，實際運行837天，共完成油漆成品灌裝26887噸，在生產系統正常運行過程中，達到日均1285桶的負荷，負荷達到每日4800桶，為油漆的正常連續生產做出了較大貢獻。此種液體灌裝機操作維護簡便、運行穩定、生產效率高，使油漆的灌裝線實現了由1人操作,而且此人僅需放置口桶,無需直接操作,不僅大大提高了勞動生產率,而且降低了工人的勞動強度。由于在機器內部裝有專門的防塵處理,使得工作環境中粉塵很少,減少了污染，也改善了工作環境。 | |
