張 彬

(重慶煙草工業(yè)有限責(zé)任公司涪陵卷煙廠,重慶 408000)

YP11.81型橫向收集機(jī)提升裝置的改進(jìn)應(yīng)用

張 彬

(重慶煙草工業(yè)有限責(zé)任公司涪陵卷煙廠,重慶 408000)

橫向收集機(jī)卡煙十分嚴(yán)重,條煙卡壞后造成了大量的原輔材料消耗,增加了生產(chǎn)成本。為此對(duì)橫向收集機(jī)提升裝置進(jìn)行了重大改進(jìn),通過引入條煙到位提升工作原理,設(shè)計(jì)了提升器控制凸輪、凸輪連桿機(jī)構(gòu)、電磁鐵離合機(jī)構(gòu)和氣缸驅(qū)動(dòng)提升機(jī)構(gòu),并將提升器行程改為 65mm,改進(jìn)了電控系統(tǒng)。通過一系列的創(chuàng)新和改進(jìn),優(yōu)化了該設(shè)備的原理和結(jié)構(gòu)。改造后,卡煙現(xiàn)象大為減少,節(jié)約了大量原輔材料,降低了生產(chǎn)成本,取得了較好經(jīng)濟(jì)效益。

條煙;橫向收集機(jī);卡煙;提升器;氣缸驅(qū)動(dòng)

1 前言

本廠的自動(dòng)裝封箱機(jī)是 YP11型裝封箱機(jī),生產(chǎn)能力 4箱/m in,該設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),在卷煙行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。YP11由 6道輸入裝置、YP11.81型橫向收集機(jī)和裝封箱機(jī)三大部分組成,分別完成條煙輸入、橫向轉(zhuǎn)換和裝封箱三大工藝任務(wù)。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn) YP11. 81型橫向收集機(jī)卡煙現(xiàn)象特別嚴(yán)重,據(jù)統(tǒng)計(jì)在改進(jìn)前本廠三臺(tái)橫向收集機(jī)共卡壞條煙 8029條,造成大量的原輔料消耗,增大了生產(chǎn)成本。

2 存在的問題

2.1 條煙延時(shí)提升工作原理存在缺陷

如圖 1,當(dāng)條煙進(jìn)入橫向收集機(jī)提升通道時(shí),檢測器檢測到條煙,在電氣系統(tǒng)控制下,經(jīng)延時(shí),離合器閉合,提升器受主傳動(dòng)凸輪控制下降到低位 (如圖 1 b所示),條煙開始進(jìn)入提升器內(nèi),提升器在低位停留一段時(shí)間后向上提升,提升到高位后活動(dòng)導(dǎo)軌 2向內(nèi)運(yùn)動(dòng)并將條煙托住,條煙被橫向推進(jìn)器推入下游輸送帶,同時(shí)離合器脫開,提升器脫離主傳動(dòng)系統(tǒng),停留在最高位置,等待下次工作,當(dāng)檢測器檢測到有條煙進(jìn)入提升通道時(shí),提升器再次下降提升條煙[1]。

圖 1 條煙延時(shí)提升原理圖1-提升器 2-活動(dòng)導(dǎo)軌 3-條煙4-檢測器 5-定位板

提升器下降到低位后,條煙開始進(jìn)入提升器,提升器在低位停留的時(shí)間受凸輪控制,在這段時(shí)間內(nèi)條煙如不能到達(dá)定位板 5處,提升器受凸輪控制仍將提升,未到位的條煙向上提升時(shí)撞在活動(dòng)導(dǎo)軌 2上,從而產(chǎn)生卡煙故障。由于影響條煙不能及時(shí)到位的因素眾多,橫向收集機(jī)卡煙現(xiàn)象十分頻繁。根據(jù)對(duì)卡壞的條煙進(jìn)行分析,其中85%的卡壞條煙是由于條煙運(yùn)行不到位引起的,因此,條煙延時(shí)提升工作原理存在著重大缺陷。

2.2 條煙在提升過程中變位

如圖1(b),條煙的高度是48.5mm,橫向收集機(jī)的提升行程卻為 110mm,提升器行程遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于條煙的高度。行程較長,使提升器運(yùn)行速度較快,并產(chǎn)生較大振動(dòng),導(dǎo)致條煙在提升中變位,并產(chǎn)生卡煙故障。

3 改進(jìn)方法

由于橫向收集機(jī)提升裝置工作原理存在著重大缺陷,因此必須對(duì)橫向收集機(jī)提升裝置工作原理進(jìn)行改進(jìn),引入更加科學(xué)、合理的工作原理,并對(duì)橫向收集機(jī)提升裝置相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行重新改進(jìn)。

3.1 引入條煙到位提升工作原理

到位提升工作原理是指條煙到達(dá)指定位置并被檢測確認(rèn)到位后提升器才將條煙提升,其原理如圖 2所示。當(dāng)條煙到達(dá)定位板 2,檢測器 1檢測到條煙后,在系統(tǒng)控制下電磁鐵得電打開,提升器 3在主傳動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)控制下將條煙提升到高位,活動(dòng)導(dǎo)軌 4將煙托住,然后提升器回到低位,條煙開始進(jìn)入提升器,如在相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)條煙不能達(dá)到定位板,則電磁鐵失電使提升器脫開主傳動(dòng)系統(tǒng)并繼續(xù)位于低位,條煙能繼續(xù)進(jìn)入提升器內(nèi)。當(dāng)檢測器 1再次檢測到條煙時(shí),電磁鐵得電提升器再次提升條煙。

圖 2 條煙到位提升原理1-檢測器 2-定位板 3-提升器4-活動(dòng)導(dǎo)軌 5-條煙

條煙到位提升工作原理實(shí)現(xiàn)了條煙到位后才將條煙提升,解決了延時(shí)提升中存在的條煙未到位提升產(chǎn)生的卡煙問題,其原理更加科學(xué)、合理。

3.2 設(shè)計(jì)提升器運(yùn)動(dòng)曲線

在到位提升的工作原理下,提升器的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線必須重新設(shè)計(jì),曲線應(yīng)滿足以下要求:①提升器停留在低位的時(shí)間應(yīng)充足,在上游條煙供應(yīng)充足時(shí)能連續(xù)提升;②提升器上升速度應(yīng)平穩(wěn),條煙在提升過程中應(yīng)緊貼提升器。③條煙被提升到高位時(shí),速度應(yīng)降為零,以避免向上竄動(dòng)撞擊導(dǎo)軌。

根據(jù)以上三條要求,設(shè)計(jì)了提升器運(yùn)動(dòng)曲線,見圖 3。提升器主傳動(dòng)凸輪在主電機(jī)減速機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下連續(xù)旋轉(zhuǎn),凸輪旋轉(zhuǎn)一周為 360°。在 0～170°,提升器位于低位,條煙能有較充裕的時(shí)間進(jìn)入提升器;在 170°時(shí),到位檢測器檢測條煙,當(dāng)檢測到條煙到位后,電磁鐵得電,提升器在主傳動(dòng)帶動(dòng)下開始上升,運(yùn)行 101°15′后,在 281°15′時(shí)上升到最高位置,同時(shí)活動(dòng)導(dǎo)軌將條煙托住,提升器然后開始下降,在 360°時(shí)提升器到達(dá)低位,然后開始下一個(gè)循環(huán)。

圖 3 提升器提升軌跡曲線

在 170°時(shí)到位檢測器未能檢測到條煙,則電磁鐵失電使提升器與主傳動(dòng)脫開,提升器在 170°到 360°期間仍停留在低位,條煙在這段時(shí)間內(nèi)也可以進(jìn)入提升器。在下一循環(huán)如果檢測到條煙到位后,提升器就開始提升,否則,提升器仍位于低位,等待條煙進(jìn)入。

3.3 改進(jìn)提升器凸輪機(jī)構(gòu)

3.3.1 設(shè)計(jì)凸輪

根據(jù)提升器的運(yùn)動(dòng)曲線,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制凸輪,見圖 4。凸輪的上升和下降曲線決定著提升器的上升速度和下降速度,為使條煙能平穩(wěn)上升,凸輪的上升曲線采用了先加速、均速、再減速的運(yùn)行曲線,使提升器內(nèi)的條煙在上升過程中運(yùn)行平穩(wěn),運(yùn)行到高位時(shí)速度減為零[2]。

圖4 凸輪示意圖

3.3.2 改進(jìn)提升器凸輪連桿機(jī)構(gòu)

凸輪連桿機(jī)構(gòu)見圖 5,凸輪 5旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)連桿 6和擺臂7擺動(dòng)。擺桿10上的離合塊8位于擺臂7的下方,當(dāng)提升器與主傳動(dòng)脫開時(shí),提升器在最低位,離合塊 8也在最低位置,擺臂 7在凸輪 5控制下做在離合塊 8的上方往復(fù)(空)擺動(dòng)。

圖 5 提升器主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖1-定位板 2-到位檢測器 3-條煙 4-提升器5-凸輪 6-連桿 7-擺臂 8-離合塊 9-拉簧10-擺桿 11-離合擺桿 12-電磁鐵 13-鍥形塊14-限位塊 15-氣缸

在提升器與主傳動(dòng)連接后,凸輪旋轉(zhuǎn)進(jìn)入上升曲線,擺臂 7逆時(shí)針擺動(dòng),提升器在氣缸 15的驅(qū)動(dòng)下通過擺桿 10上的離合塊 8緊緊壓在擺臂7上,使提升器的上升軌跡受凸輪控制。凸輪運(yùn)行到高位后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)進(jìn)入下降曲線,擺臂 7順時(shí)針擺動(dòng),并通過離合塊 8帶動(dòng)擺桿 10做順時(shí)針擺動(dòng),并驅(qū)動(dòng)提升器 4向下運(yùn)行。

3.3.3 改進(jìn)電磁鐵離合機(jī)構(gòu)

如圖 5所示,改進(jìn)后的鍥形塊 13位于限位塊14的上方,并壓住限位塊 14使提升器位于低位。當(dāng)?shù)轿粰z測器檢測到條煙后,電磁鐵得電,驅(qū)動(dòng)離合擺桿 11順時(shí)針擺動(dòng),并帶動(dòng)鍥形塊 13向右運(yùn)動(dòng),與提升器上限位塊 14脫開,提升器因而可以與主傳動(dòng)連接,并受主傳動(dòng)系統(tǒng)控制。

如未檢測到條煙,則電磁鐵失電,在彈簧的拉動(dòng)下離合擺桿 11逆時(shí)針擺動(dòng)并帶動(dòng)鍥形塊 13向左運(yùn)動(dòng),與限位塊 14扣合,限位塊將提升器即限制在低位,將提升器與主傳動(dòng)脫開。

3.3.4 增設(shè)提升氣缸驅(qū)動(dòng)提升器

如圖 5所示,增設(shè)的氣缸 15的下端一直接通壓縮空氣并產(chǎn)生向上的推力,當(dāng)提升器與主傳動(dòng)連接后,氣缸驅(qū)動(dòng)提升器 4使其通過離合塊 8緊緊壓在擺臂 7上,在提升器開始回程時(shí),擺臂 7壓住離合塊 8并克服氣缸推力將提升器送回低位,因此,提升器上升和下降過程中其運(yùn)行軌跡和運(yùn)動(dòng)速度始終受凸輪曲線控制[3]。

3.4 提升器行程改為 65mm

根據(jù)以下公式計(jì)算提升器提升行程:

式中 H——提升器行程

h——條煙高度,h=48.5mm

h1——提升器低于條煙下表面的距離,以減少條煙進(jìn)入時(shí)的阻力,一般取 h1=5mm h2——活動(dòng)導(dǎo)軌高于條煙上表面的距離,以使條煙順利進(jìn)入提升位置,取 h2=5mm

h3——活動(dòng)導(dǎo)軌厚度,實(shí)測 h3=6mm

根據(jù)以上公式,計(jì)算出 H=48.5+5+5+6= 64.5mm,取整數(shù)后H=65mm,即條煙提升器的行程為 65mm就能滿足要求。確定行程后,在對(duì)凸輪連桿、活動(dòng)導(dǎo)軌連桿和推煙鏈條機(jī)構(gòu)安裝座做了相應(yīng)的改進(jìn)后,使條煙提升器的行程由 110mm降為65mm。行程縮短后提升器提升下降過程平均運(yùn)行速度下降了 41%,條煙在提升過程中運(yùn)行更加平穩(wěn),解決了條煙提升過程中的晃動(dòng)、變位現(xiàn)象。

3.5 改進(jìn)橫向收集機(jī)電控系統(tǒng)

提升器工作原理改進(jìn)后,為滿足到位提升工作原理,必須對(duì)橫向收集機(jī)電控系統(tǒng)做相應(yīng)的改進(jìn)。首先在每道位定位板上增設(shè)到位檢測器,用于檢測條煙是否到位;其次增設(shè)凸輪相位檢測器,用于檢測凸輪相位;第三改進(jìn) PLC控制程序,PLC通過到位檢測器和凸輪相位檢測器輸入的信號(hào),控制電磁鐵得電或失電,以控制提升器與主傳動(dòng)的離合。

4 改進(jìn)效果

通過創(chuàng)新和改進(jìn),優(yōu)化了 YP11.81型橫向收集機(jī)設(shè)備的原理和結(jié)構(gòu),改造后的設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、可靠,卡煙現(xiàn)象大為減少,據(jù)統(tǒng)計(jì) 3臺(tái)橫向收集機(jī)平均每年卡壞條煙僅為 92條,同比每年可減少卡壞條煙 7937條,減少了大量的原輔材料消耗,降低了生產(chǎn)成本,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]青島煙草機(jī)械廠.YP11使用說明書[Z].2001.

[2]濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì) (第五版)[M].北京:高等教育出版社,1991.

[3]FESTO公司.FESTO氣動(dòng)產(chǎn)品樣本 (第 28版)[Z]. 2002.

The Advance of YP11.81 E leva tor abou t Str ip C igarette Co llecting D ev ice

ZHANG B in
(Fuling Cigarette Factory of Chongqing Tobacco Industry Co.L td.,Chongqing 408000,China)

The strip cigarette collecting device often got stuck and lead towaste lotsof raw m aterials.To be low er the costof p roduction,itm ustbe im p roved it.A cco rding to the operating p rincip le ofw hich elevato r, it designed a system of ideas that lifting control cam,cam connecting rod,electrom agnet c luth and cylinder drive.M eanwhile,itmodified the route to 65mm and advanced the electric control system.A fter those p romotions,the amountof stuck package have dim inished and the consump tion of raw m aterialshave reduced greatly aswellas broughteconom ic benefits for factory.

packing cigarette;strip cigarette co llecting device;stucking;elevator;cylinder drive

2010-08-24;

2010-09-01

張彬(1973-),男,工程師,主要從事設(shè)備管理、設(shè)備技術(shù)改造工作。通訊地址:408000重慶市涪陵區(qū)烏江路 17號(hào)重慶煙草工業(yè)有限責(zé)任公司涪陵卷煙廠,E-m ail:m yjing009@126.com。

TB486.1

A

1005-1295(2010)06-0067-04

do i:10.3969/j.issn.1005-1295.2010.06.016