鸡蛋彩盒装箱生产线设计与试验

摘要：

为了满足消费者需求,鸡蛋被包装成规格众多的礼品彩盒,这给彩盒装箱自动化带来了巨大困难,由于彩盒大小多变,每箱装入数量不同,加上鸡蛋的易碎物理特性,目前,国内禽蛋加工企业均采用人工装箱.该研究为实现对鸡蛋机械自动装箱,研发出基于直角坐标机械手的彩盒装箱搬运机构,通过机械臂轨迹规划算法,计算出直角坐标机械手各单元的运动轨迹,设计了鸡蛋彩盒柔性装箱生产线,并实现产业化.为了保证装箱过程中机械手夹持彩盒稳定可靠,同时,避免生产线共振导致盒内鸡蛋的破损,该研究首先对彩盒基本物性及所需包装防护性能进行跌落试验、压力试验、扫频试验和随机振动试验,确定鸡蛋彩盒包装的防护性能参数,包括临界跌落高度、无破损夹持力、共振频率、无破损鸡蛋运输系统激励.由彩盒跌落试验得出盒内鸡蛋破损临界跌落高度为290 mm;压力试验确定彩盒夹持力小于870 N时,盒内鸡蛋无破损;扫频试验确定彩盒包装件共振频率范围为10～15 Hz;随机振动试验确定系统的激励需小于等于0.52 g2/Hz.在彩盒物性参数测定值约束下,采用Siemens PLC S7-200 Smart作为中央控制器,MCGS触摸屏界面,配合可以根据彩盒大小、规格和入箱彩盒数量要求而快速拆装更换的夹板和导入架,实现了鸡蛋彩盒柔性、高效、低破损装箱.该生产线设计的直角坐标机械手X、Z轴的最大有效行程分别为750、380 mm;X轴移动线速度0～199 mm/s可调,Z轴移动线速度0～149 mm/s可调;Y轴夹爪板运动轨迹最大行程200 mm,最大线速度50 mm/s.整机额定功率1.5 kW.生产线在企业包装流水线上运行11个月,机械装置及控制系统软硬件稳定可靠.对生产线进行了为期10 d的现场测试,结果显示:包装线完成每箱6盒、每箱4盒的装箱效率分别为96.2和120.4箱/h,是人工装箱效率的4～6倍,同时还可节省3～6名辅助工,测试全过程蛋品破损率为0.研究结果可为禽蛋彩盒包装自动化生产线的设计与应用提供参考.

关键词：包装、鸡蛋、彩盒包装、柔性包装生产线、扫频试验、跌落试验

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分类号：SS667.1;O242

资助基金：湖北省自然科学基金指导性项目;湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划项目;公益性行业农业科研专项项目;湖北省公益性科研研究项目;中央高校基本建设项目

在线出版日期：2021-01-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：298-307