克朗斯自动化生产线吹瓶机浅谈.docx

天津冶金职业技术学院毕业课题吹瓶机在自动化饮料生产中的应用与维护系别电气工程系专业电气自动化班级2008级4班学生姓名高同指导老师国数_随着人民生活水平的提高.饮料的市场需求量也不断增加，产品的质量就成为了生产厂商和消费者关注的问题。人民生活水平的日益提高，对健康，绿色和养分食品需求日益增加，食品饮料制造商面临着就如何提高产品质星,满意日益严格的行业规范需求，提高产能，优化企业生产流程，缩短产品的上市时间，降低企业的生产和运营成本等许多问题。而采纳现代的自动化限制和管理信息系统，提高企业的信息化管理水平就是有效地解决以上问题的途径。吹瓶、灌装、套标、喷码是影响PET饮料瓶质量的四道关键工序。吹瓶机在自动化生产中是矿物质水生产中特别重要的生产设备,KRONES是世界知名的水处理公司,它利用西门子多种通信网络让S7-300读取各种接近开关、光电开关、压力开关、温度开关、传感器等开关量的状态,限制各种阀门、继电器、接触器、现场总线等,以实现CPU对这些设备的数据采集与限制。关键词：自动化限制,吹瓶机,传感器，现场总线摘要1吹瓶机的自动化概述O2吹瓶机的组成部分与生产工艺22.1 吹瓶机的组成部分22.2 PET瓶吹塑工艺流程32.3 瓶坯42.4 加热52.5 预吹62.6 辅机与模具72.7 环境92.8 其它要求93吹瓶机的保养维护113.1 吹瓶机的保养维护113.2 吹瓶机的留意事项124行业趋势与项目产品的市场前景分析14总结15参考文献16附录17目前，饮料的市场需求空也不断增加，自动化生产线的出现大大提到了生产产能，世界四大吹瓶机吹塑机强国美、日、德、意均特别重视市场与用户生产要求，把提高机器转数、提高生产率作为设计追求的重要指标。提高生产率的一个主要途径是提高转速，但提高机器转速是一个困难问题；速度越高，单件生产成本越低，可厂房运用面积也随之提高，故障率也随之提高，反会使效率降低，因此应寻求两者最优结合点：机器转速提高对其他元件的材质、牢靠性、性能与寿命也要产生相关影响，一股而言，提高转速15%25t就会带来一系列困难问题，何况电动机转速也是有限的，不能想多快就多快。除了提高转速外，提高生产率还可从另外的渠道设法解决。有关业内人士认为，将来吹瓶机吹塑机产业将协作产业自动化趋势，技术发展将朝着四个方向发展；一是机械功能多元化。工商业产品已趋向精致化与多元化，在大环境变更形势下，多元化、弹性化且具有多种切换功能的包装机种方能适应市场需求。二是结构设计标准化、模组化。充分利用原有机型模组化设计，可在短时间内转换新机型。三是限制彻能化。目前吹瓶机吹塑机厂家普遍运用P1.C动力负载限制器.虽然P1.C弹性很大，但仍未具有电脑(含软件)所拥有的强大功能。四是结构高精度化。结构设计与结构运动限制等事关吹瓶机吹塑机性能的优劣.可通过马达、编码器与数字限制(NC).动力负载限制(P1.C)等高精密限制器来完成，并适度地做产品延长，朝高科技产业的吹瓶机吹塑机方向研发。吹瓶机吹塑机厂商越来越留意开发快速、成本较低的吹瓶机吹塑机，将来的发展趋势是设备更小型、更敏捷机动、多用途、高效率C此趋势还包括节约时间、降低成本,因此包装界所追求的是组合化、简洁化、可移动的吹瓶机吹塑机。在吹瓶机吹塑机自动化方面.自动化操作程序已获得广泛应用，如P1.C设备、数据收集系统等。吹瓶机吹塑机制造自动化解决方案，它有高性能的限制器、可升级的操作界面、工厂信息软件和运动限制单元，可以显著提高吹瓶机吹塑机运转率，提升整体设备效率。这套综合性自动化解决方案帮助吹瓶机吹塑机制造商在没有阻断的状况下，开发出能够在不同尺寸的批量或产品流程之间快速转换的高效设备。依靠经过更新的自动化系统.它能在功能方面引领主流吹瓶机吹塑机潮流，同时，设备运用者可以更具有独立性、敏捷度、操作正确性、高效率、可兼容性，以与支持其最终用户获得更高性能和生产力2吹瓶机的组成部分与生产工艺2.1 吹瓶机的组成部分PET吹塑瓶可分为两类，一类是有压瓶，如充装碳酸饮料的瓶；另一类为无压瓶，如充装水、茶、油等的瓶。茶饮料瓶是掺混了聚蔡二甲酸乙二酯(PEN)的改性PET瓶或PET与热塑性聚芳酯的复合瓶，在分类上属热瓶，可耐热80C。以上；水瓶则属冷瓶.对耐热性无要求，在成型工艺上热瓶与冷瓶相像.随着科技的不断进步和生产的规模化，PET吹瓶机自动化程度越来越高，生产效率也越来越高。设备生产实力不断提高，由从前的每小时生产几千个瓶发展到现在每小时生产几万个瓶。操作也由过去的手动按钮式发展为现在的全电脑限制，大大降低了工艺操作上的难度.增加了工艺的稳定性。目前,注拉吹设备的生产厂家主要有法国的S1.DE1.公司、德国的KRoNES公司(如图2.1)等。虽然生产厂家不同，但其设备原理相像，一般均包括供坯系统、加热系统、吹瓶系统、限制系统和辅机五大部分。2.2 PET瓶吹塑工艺流程影响PET瓶吹塑工艺的重要因素有瓶坯、加热、预吹、模具与环境等。依据机器吹瓶机可分为一步法吹瓶机和两步法吹瓶机如图2.2所示。一步法是在一台机器上完成制坯和吹瓶；两步法在一台机器制坯在另一台机器上吹瓶的到得成品需两台机器。塑料坯通过供应分类系统被传送到机器中，在机翳中塑料坯在直线式加热模块中被加热.然后再吹塑模块中被吹塑成型，接下来通过输送带从机器中传送出来。一步法与二步法的比较：一步法的优点：投资成本少；瓶子外观缺陷少；能量消耗低；型坯经验的过程短,适合热敏性塑料的生产；更换模具、工装简洁，适合小批量产品的生产。一步法的缺点：制品壁厚相对较厚；对操作工的技术要求高；不能分开和优化注塑和吹塑工艺。3二步法的优点：瓶子成本低；产量高；适合大批量生产；设备操作简洁；可分别优化注塑和吹塑工艺；瓶质星轻。二步法缺点：设备费用高；瓶外观质量多一点；瓶型有限制，异型瓶难吹。一步法图2.2一、二步法流程分类2.3 瓶坯制备吹塑瓶时，首先将PET切片注射成型为瓶坯，它要求二次回收料比例不能过高（5%以下），回收次数不能超过两次，而且分子量与粘度不能过低（分子量31000-50000,特性粘度0.78-0.85cm3g）.注塑成型的瓶坯需存放48h以上方能运用。加热后没用完的瓶坯，必需再存放48h以上方能重新加热运用。瓶坯的存放时间不能超过六个月0瓶坯的优劣很大程度上取决于PET材料的优劣.应选择易吹胀、易定型的材料，并制定合理的瓶坯成型工艺。试验表明，同样粘度的PET材料成型的瓶坯，进口的原料要比国产料易吹塑成型；而同一批次的瓶坯，生产日期不同，吹塑工艺也可能有较大差别。瓶坯的优劣确定了吹塑工艺的难易，对瓶坯的要求是纯净、透亮、无杂质、无异色、注点长度与四周晕斑合适。瓶坯的加热由加热烘箱来完成.其温度由人工设定,自动调整。烘箱中由远红外灯管发出远红外线对瓶坯辐射加热，由烘箱底部风机进行热循环，使烘箱内温度匀称。瓶坯在烘箱中向前运动的同时自转,使瓶坯壁受热匀称如图212所示。加热原理：采纳红外线灯管加热，照俄移动并自转动的瓶坯，灯管对面安装有反射板，将部分光能反射回来再加热瓶坯。瓶坯靠汲取红外线光能而加热使温度上升。另炉子安装有通风装置，匀称炉内热量。加热炉最上层灯管处装有一热电偶检测炉内温度。灯管的布置在烘箱中自上而下一般呈“区”字形，两头多，中间少。烘箱的热量由灯管开启数量、整体温度设定、烘箱功率与各段加热比共同限制。灯管的开启要结合预吹瓶进行调整.要使烘箱更好地发挥作用，其高度、冷却板等的调整很重要，若调整不当，吹塑时易出现胀瓶口（瓶口变大）、硬头颈（颈部料拉不开）等缺陷。2.5 预吹预吹是二步吹瓶法中很重要的一个步骤，它是指吹塑过程中在拉伸杆下降的同时起先预吹气，使瓶坯初具形态。这一工序中预吹位置、预吹压力和吹气流量是三个重要工艺因素。预吹瓶形态的优劣确定了吹塑工艺的难易与瓶子性能的优劣。正常的预吹瓶形态为纺锤形，异样的则有亚铃状、手柄状等。造成异样形态的缘由有局部加热不当,预吹压力或吹气流量不足等，而预吹瓶的大小则取决于预吹压力与预吹位置。在生产中要维持整台设备全部预吹瓶大小与形态一样，若有差异则要找寻详细缘由，可依据预吹瓶状况调整加热或预吹工艺。预吹压力的大小随瓶子规格、设备实力不同而异，一般容量大、预吹压力要小；设备生产实力高，预吹压力也高。在不同的环境和机器缘由出现的状况会不同，可以依据吹塑依次的纪录来视察压力温度变更如图2.13所示来推断状况即使采纳同一设备生产同一规格的瓶子，由于PET材料性能的差异,其所需预吹压力也不尽相同。玻纤增加的PET材料，较小的预吹压力即可使瓶子底部的大分子正确取向；另一些用料不当或成型工艺不适当的瓶坯.注点旁边有大量的应力集中不易消退，假如吹塑，常会在注点处吹破或在应力测试中从注点处爆裂、渗漏。依据取向条件，此时可如所示把灯管移出2-3支至注点上方开启，赐予注点处充分加热，供应足够热量，促使其快速取向。对于已加热二次运用的瓶坯或存放时间超标的瓶坯，由于时温等差效应，二者成型工艺相像，与正常瓶坯相比，其要求的热量要少，预吹压力也可适当降低。2.6 辅机与模具辅机主要指维持模具恒温的设备C模具恒温对维持产品的稳定性有重要作用。一般瓶身温度高，瓶底温度低。对冷瓶来说，由于其底部的冷却效果确定了分子定向的程度，将温度限制在90-115C。为佳；而热瓶底部的温度则要高得多。模具是影响PET瓶吹塑工艺的重要因素，模具形态的优劣会戒轻或加大工艺调整的难度，如加强筋、过渡区的弧度与底部的散热状况等都对工艺调整有影响。在吹塑后，瓶子仍处于模具的压力下。在这个稳定阶段，瓶壁被压到仍保持高温的模具上。热量使得一些应力通过重新支配分子链而释放出来。接触时间的长短和温度的凹凸取决于所须要的热定型的程度，这个阶段是出产率的重要因素C接下来运用低压气流将空气注入瓶子中。注入空气使瓶子稳定，使它最终收缩,在这个点上瓶子从模具中脱出来。然后将瓶子移动，瓶子离开吹塑机时没有变形。HR工艺方法是运用最多的方法。它是一种生产高性能瓶子的简洁方法,瓶子可以经受88C。的温度，即使是在汲取最大的水分的老化的困难状况下也是如此。为了获得更好的性能.必需进一步释放内应力。可以再进一步提高模内温度。但是超过145C。时，称为齐聚物的轻重量的分子链会离开模具的沉积层而变更瓶子的透亮度吹塑过程是一个双向拉伸的过程，在此过程中，PET链呈双向延长、取向和排列，从而增加了瓶壁的机械性能.提高了拉伸、抗张、抗冲强度，并有很好的气密性。虽然拉伸有助于提高强度，但也不能过分拉伸，要限制好拉伸吹胀比；径向不要超过3.54.2,轴向不要超过2.83.1。瓶坯的壁厚不要超过4.5mm。吹瓶是在玻璃化温度和结晶温度之间进行的，一般限制在90120度之间。在此区间PET表现为高弹态，快速吹塑、冷却定形后成为透亮的瓶子.在一步法中，此温度是由注塑过程中的冷却时间长短确定的（如青木吹瓶机），所以要连接好注一吹两工位的关系,吹塑过程中有如图（2.14）过程：拉伸一一次吹一二次吹.三个动作的时间很短，但确定要协作好,特殊是前两步确定了料的总体分布，吹瓶质量的好坏。因此要调整好：拉伸起始时机、拉伸速度、预吹起始和结束时机，预吹气压力,预吹气流量等，如有可能，最好能限制瓶坯总体的温度分布，瓶坯内外壁的温度梯度”在快速吹塑、冷却过程中，瓶壁内有诱导应力产生。对充气饮料瓶来说,它可抗内压，有好处，但对热灌装瓶来说就要保证在塑料化温度以上让它充分释放。图2.5吹瓶成型2.7 环境生产环境的好坏对工艺调整也有较大影响，恒定的条件可以维持工艺的稳定与产品的稳定。PET瓶吹塑成型一般在室温、低湿状态下为佳。PET在饮料包装领域的应用推动了饮料包装业的高速