集美大学学报自然科学版［基金项目］国家自然科学基金资助项目55225；厦门市科技计划资助项目3502Z2012051［作者简介］位灿1989―，男，硕士生，主要从事机械机电一体化研究。通讯作者：陈亚洲1972―，男，副教授，博士，主要从事数字化设计与数字化制造方面的研究，Email：yazhouchen jmu. edu. cn一种无纺布袋提手自动送进机构位灿，陈亚洲，皮钧，郑添义，高贾顺集美大学机械工程学院，福建厦门361021［摘要］为提高针刺无纺布袋加工过程自动化程度，设计了一种新型的无纺布袋提手自动送进机构。

　　该机构采用步进电机驱动摩擦辊来实现软基布带的可靠送料，提手送进长度和旋转角位移通过步进电机脉冲数目来控制，无纺布袋身与提手间采用超声波焊接预紧固后，能可靠送入缝纫机进行缝制。并给出了基于PLC的控制流程。

　　［关键词］无纺布袋；送进机构；自动控制；PLC［中图分类号］TH 122［文献标志码］A 0引言随着限塑令的推出，能自然降解的绿色环保、无污染的无纺布袋使用越来越广泛。无纺布袋的加工工艺中，相对超声波焊接法，针刺缝编法加工的无纺布袋美观性和牢固度更好。由于软基布料定位困难，针刺缝编法加工无纺布袋仍然通过工人手工缝制，存在加工效率低、劳动力成本高、产品加工质量一致性差等问题，笔者根据某企业生产实践的需要，设计了一种针刺缝编法无纺布袋自动化生产线。本文仅针对该生产线关键工序之一―――布袋提手自动化加工进行报道。

　　1方案设计1. 1无纺布手提袋结构无纺布手提袋主要结构如图1所示，一般由提手、侧边、直边、袋身、袋底等部分组成。

　　位灿，等：一种无纺布袋提手自动送进机构1. 2提手自动化加工机械结构无纺布手提袋自动化生产线需要实现图1中袋身送料、袋身折边、袋身缝直边、袋身裁切、提手送进等功能，其主要工艺流程如图2所示。

　　提手送进机构实现的具体工艺动作包括提手送料、提手裁切、提手旋转。主要结构如图3所示，可分为送料机构、裁切机构、压紧机构、旋转机构和辅助机构。其中，送料机构由导向板10、送带双滚轮6和送带电机8等组成。采用送带电机驱动带动双滚轮转动，利用拉簧保证双滚轮紧密贴合，通过脉冲输出使得布带通过导向板下方稳定传送到指定长度，导向板保证了布带传送的平整度和稳定性。裁切机构由裁切气缸5、裁刀9及滑轨组成。裁刀由气缸带动，通过滑轨保证上下稳定裁切。压紧机构包括压紧气缸1、3和压紧头11、18，左压紧头11和右压紧头18之间的间距即为提手*终在无纺布袋上的位置。旋转机构中旋转电机13、16驱动电机头旋转到指定角度，通过压紧气缸1、3提供压力保证压紧头将提手压紧在电机旋转头上。辅助机构15中包括辅助滚轮和导向杆等，辅助滚轮由辅助滚轮电机14驱动，其作用是保证布带在旋转之前能稳定拱起，导向杆则用来保证辅助滚轮沿垂直方向运动。

　　集美大学学报自然科学版1. 3送进方案无纺布袋提手在经过前期工序的缝制后，被传送到提手机送带滚轮中来。其提手的自动裁切与定位具体动作过程为：1系统启动，导向板气缸4先动作，保证导向板10与工作台面贴合；2送带电机8运行，提手被送至左端极限位置图3b中A所示位置；3压紧机构中左压紧气缸1动作，提手左压紧点紧固；4辅助气缸2随之动作，保证上下滚轮15贴合；5送带电机8与辅助滚轮电机14同时动作，提手被拱起一定长度提手拱起简图如图3b中B所示；6右压紧气缸3动作，提手右压紧点紧固；7裁切气缸5动作，裁刀9切带；8旋转电机13、16运行，手提带旋转90°，此时提手状态如图3b中C所示；9焊接气缸19、20动作，保证提手与袋身贴合；10无纺布焊接机构发出超声波，提手与袋身焊接在一起；11各部分复位，进入下一个循环。图3b中，无纺布焊接机构与左右压紧气缸平行安装，焊接机构中左右焊接气缸之间的间距与左右压紧气缸间距一致，前后距离即为右端极限位置与右压紧头之间的间距。

　　提手长度的确定是本机构系统稳定运作的前提。本方案中提手的长度主要由步进电机驱动器发出的脉冲数目来控制，在提手送进过程中，步进驱动器分两次进行脉冲输出，即提手送至右端极限位置和拱起一定长度。根据无纺布袋相关企业的要求，本方案中无纺布手提袋提手带长为500 mm，提手固定间距为150 mm.采用的两次送带方式为：**次送进375 mm，第二次送进125 mm，即提手拱起的余量是100 mm，焊接结构与压紧气缸之间的距离为120 mm.

　　2 PLC控制系统设计2. 1控制流程设计通过控制输入给步进电机的脉冲数目可以控制步进电机的角位移，控制输入给步进电机的脉冲频率可以控制步进电机的转速。若已知步进电机固有步矩角为θb，输入脉冲数目为N，脉冲频率为f，脉冲细分倍数为C，则可以推导出角位移提手送进长度为l，送料滚轮直径为D，可以推算出输入给步进电机的总脉冲数目为N = 360°？l？。PLC控制时通过附加减速脉冲指令PLSR给步进电机进行脉冲输出，当PLSR指令执行时，设置S脉冲输出的*大频率值、S全部脉冲输出的总脉冲数及S加减速时间后，由D脉冲输出装置输出。开始以每次增加S /10的频率开始输出脉冲，每个频率输出脉冲的时间都是固定的S。根据送进方案所述，控制流程如图4所示。

　　2. 2硬件配置采用电磁阀对各个气缸进行通断控制，通过向步进驱动器输出脉冲对各个步进电机进行角位移控制。利用触摸屏与PLC通信，由触摸屏输入各项参数给PLC，利用PLC对步进驱动器和电磁阀执行控制。

　　PLC控制系统的硬件配置如图5所示。

　　位灿，等：一种无纺布袋提手自动送进机构2. 3程序设计列触摸屏编辑软件ScrEdit对触摸屏进行编程。通过触摸屏人机界面对各参数进行初始化设置。参数设置主要包括控制输入给步进电机的脉冲频率、脉冲数目，各定时器值等。图6为提手送进机构部分程序段梯形图。

　　PLC软组件控制说明PLC软组件控制说明启动正向脉冲RUN的瞬间On‘。

　　初期脉冲，动合触点辅助电机脉冲输出执行完毕无纺布手提袋流水线系统总启动超声波焊接开始发波无纺布手提袋提手定位与裁切系统启动右边压紧气缸动作高速脉冲输出点，送带滚轮步进电机启动左边压紧气缸动作送带电机脉冲输出执行完毕焊接压紧气缸动作高速脉冲输出点，辅助滚轮步进电机启动裁切气缸动作3结论通过调试，此无纺布手提袋提手自动送进机构能够达到预期的生产要求。无纺布手提袋自动化生产的总体控制与实现是相对复杂的，整条自动化生产线的稳定运行是以各机构协调工作为前提的。此无纺布手提袋提手自动送进机构作为生产线的主要一环，解决了软基体布料送料的一大难点，利用PLC控制机构动作，保证了加工的可靠性。提手送进控制的良好实现，使得后续工艺能够顺利完成。

　　集美大学学报自然科学版［参考文献］［1］陈亚洲。一种无纺布手袋的手把带传送裁切及与袋体定位的装置。中国，201386.4［P］。2012－07－25.

　　［2］中达电通股份有限公司。DVP－PLC系列应用技术手册程序篇［M］。上海：上海中达电通股份有限公司，［3］吴建强。可编程控制器原理及其应用［M］。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004.

　　［4］吴吉昌，吴木荣。基于台达机电产品的针刺无纺布生产线集成应用［J］。可编程控制器与工厂自动化，［5］曾荣，江征风。一种药液灌装机进瓶机构控制系统的研究与设计［J］。化工自动化及仪表，2010，376：90－［6］张志。PLC伺服电机和触摸屏在控制系统中的应用［J］。包装与食品机械，2007，255：56－57.

　　［7］高阳，陈风波，赵云峰。塑料超声波焊接质量影响因素的研究进展［J］。宇航材料工艺，20066：9－13.

　　［8］周玉生，闫久春，卢彤，等。塑料超声波焊接过程及质量研究Ⅲ焊接接头质量影响因素分析［J］。材料科学与