一種基于打包用途的光電開關(guān)裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用

尤祥宇 彭馬留 尚東平 范茂青

摘 要：打包流程對于很多加工企業(yè)來說都非常重要，但目前的工廠打包卻存在帶條分布不均勻而造成的不合格現(xiàn)象，基于此，設(shè)計(jì)研發(fā)一種基于打包流程的光電開關(guān)固定裝置，性能試驗(yàn)表明，文章設(shè)計(jì)的開關(guān)可以優(yōu)化打包帶間距不均勻情況的出現(xiàn)，具有重要的實(shí)際意義和價(jià)值。

關(guān)鍵詞：打包;優(yōu)化;光電開關(guān);帶距極差

0.引言

在復(fù)烤加工企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)中，復(fù)烤煙葉裝箱打包是其最后一道工序，其工藝任務(wù)是在復(fù)烤煙葉裝箱后對其進(jìn)行捆扎（打包），打包機(jī)光電開關(guān)與打包機(jī)所保持的位置對打包帶的分布情況起了關(guān)鍵作用，均勻分布且與打包機(jī)相對穩(wěn)定的光電開關(guān)位置可使打包機(jī)打出均勻分布的打包帶，目前各商家的打包機(jī)配套實(shí)施基本相同，打包機(jī)固定在地面上，而光電開關(guān)安裝在煙箱輸送輥道上，而為了維修或換件的方便，打包機(jī)的光電開關(guān)采均用螺母固定在輥道上，噪聲、機(jī)器震動等因素使得固定螺母經(jīng)常出現(xiàn)松動現(xiàn)象，同時(shí)在更換打包帶及維修打包機(jī)后均會使得四個光電開關(guān)與打包機(jī)的位置變動，從而使得復(fù)烤煙葉裝箱打包帶分布不均，而當(dāng)打包帶出現(xiàn)歪斜等不均勻分布現(xiàn)象時(shí)，在運(yùn)輸或堆高等過程中還會對復(fù)烤煙葉包裝用紙箱造成磨損。隨著客戶對復(fù)烤煙葉裝箱質(zhì)量也提出了更高的要求，對影響打包帶均衡的流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.現(xiàn)狀

打包機(jī)的不均勻性主要和打包帶均勻性、打包機(jī)的輥道設(shè)計(jì)以及光電開關(guān)的控制有關(guān)，因此，如果進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化也需要從這三個角度出發(fā)，提高打包帶的均勻性相對來說是比較容易實(shí)現(xiàn)的途徑，可以節(jié)省資源，但是打包帶需要工作人員進(jìn)行調(diào)整加固，并且要定時(shí)監(jiān)控，費(fèi)時(shí)費(fèi)力也存在一定的安全隱患，人為的主觀控制比較嚴(yán)重，優(yōu)化效果也比較差。如果對打包機(jī)的輥道進(jìn)行重新的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以避免這種分時(shí)的工作人員安全問題，但是輥道占據(jù)的空間很大，進(jìn)行維修非常不方便，優(yōu)化成本也比較高，盡管作業(yè)比較穩(wěn)定，但是依然不是最佳選擇，最后考慮的是光電開關(guān)固定裝置的優(yōu)化，光電開關(guān)固定裝置的穩(wěn)定優(yōu)化可以很大程度上的提高打包帶均勻性，盡管在開關(guān)的研發(fā)方面需要投入較大的人力，也需要在技術(shù)上進(jìn)行攻堅(jiān)，但良好的效果以及并不雙高的成本依然值得著重考量。

2.光電開關(guān)固定裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1原理分析

在設(shè)計(jì)的過程中，需要考慮打包機(jī)的移動鎖架、彈簧等，移動鎖定架利用鎖定彈簧將兩支承架的彎頭壓緊在打包機(jī)框架上，同時(shí)需要實(shí)現(xiàn)左支承架、移動鎖定架、右支承架的聯(lián)動。因左右支承架上各承載著兩光電開關(guān)，光電開關(guān)的位置需一定，故支承架的尺寸設(shè)計(jì)受到客觀條件限制，同時(shí)支承架的彎頭寬度對移動鎖定架的內(nèi)徑存在關(guān)系，故在設(shè)計(jì)計(jì)算本固定裝置時(shí)應(yīng)先確定支承架尺寸，然后再確定移動鎖定架尺寸及配套彈簧尺寸。

2.2圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

2—左支承架，21—左支承架左卡盒槽，22—左支承架左卡盒蓋，23—左支承架卡盒彈簧導(dǎo)向塊，24—左支承架右卡盒蓋， 25—左支承架右卡盒槽， 26—左卡盒彈簧，3—右支承架，31—右支承架左卡盒槽， 32—右支承架左卡盒蓋，33—右支承架卡盒彈簧導(dǎo)向塊，34—右支承架右卡盒蓋，35—右支承架右卡盒槽，36—右卡盒彈簧，4—移動鎖定架，41—左鎖定彈簧，42—右鎖定彈簧。

在設(shè)計(jì)上，固定支架只起到支撐及供支承塊滑動作用，不影響打包帶的均勻性，通過分析計(jì)算，確定了本固定裝置零部件的尺寸及尺寸范圍，在設(shè)計(jì)仿真中，該設(shè)計(jì)包含最初的目的預(yù)定，可以滿足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)設(shè)計(jì)的尺寸要求，復(fù)烤企業(yè)使用較多的紙箱尺寸有1136mm和1115mm兩種型號。為方便理解，以1136mm型號進(jìn)行說明，紙箱的長度為L=1136mm，打包帶數(shù)量為n（n=4），在打包帶數(shù)量均勻分布的情況下，紙箱寬高面與鄰近打包帶的間距以及中間打包帶的相鄰間距均為d=L/（n-1+2）=L/5=1136/5=227.2mm），光電開關(guān)的長寬高尺寸為：長X寬X高=L1XD1XH1=80mmX26mmX70mm，打包機(jī)框架寬D2=100mm，煙箱輸送輥道高H2=400mm

因該裝置為對稱結(jié)構(gòu)，故對支承架尺寸設(shè)計(jì)以左支承架為例進(jìn)行分析

設(shè)選用卡盒蓋厚度d1=1.5mm，則兩卡盒外側(cè)間距d2=d+D1+2Xd1=227.2+26+2X1.5=256.2mm，兩卡盒內(nèi)側(cè)間距d3= =d-D1-2Xd1=……，即卡盒彈簧自由態(tài)壓縮后長度應(yīng)為199mm，右卡盒蓋外側(cè)邊緣與整個支承架右側(cè)邊緣距離d4=d-D1-D2=227.7-26-100=101.2mm≈101mm，支承架右支承面與整個支承架右側(cè)邊緣距離d5設(shè)定為d5=60mm。設(shè)計(jì)卡盒尺寸的外長寬高為：86mmX32mmX73mm，內(nèi)徑長寬高≥80mmX26mmX70mm?？ê幸驈椈蔀榉窃O(shè)計(jì)件，故彈簧尺寸根據(jù)實(shí)際需要確定參數(shù)范圍后進(jìn)行采購成品，外直徑d6≤H1=70mm，最大可壓縮長度≥D1=26mm，原尺寸L1長度范圍為222—250mm

支承架滑槽只需具備滑動功能，其尺寸設(shè)計(jì)只與固定支架本身選材的大小有關(guān)，而彈簧為非設(shè)計(jì)件，故彈簧尺寸根據(jù)實(shí)際需要確定參數(shù)范圍后進(jìn)行采購成品，單一鎖定彈簧最大可壓縮長度≥D2/2=100/2=50mm， 外直徑d7≤80mm， 原尺寸L1長度范圍為100—200mm。移動鎖定架考慮與打包機(jī)框架的夾抱穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)其內(nèi)外徑尺寸時(shí)其原則是盡量偏窄。具體內(nèi)尺寸d8>2Xd5+D2=2X60+100=220，考慮鎖定彈簧的安裝，本次d8設(shè)計(jì)為390mm。移動鎖定架滑槽除需具備滑動功能外還應(yīng)起到固定作用，本次設(shè)計(jì)為 “凸”槽。固定支架只起到支撐及輥道作用，不影響打包帶的均勻性，故滿足功能即可，其高度H3≥H2=400mm，本次設(shè)計(jì)高度H3=445mm，其長度L2≥4Xd=4X225=900mm，本次設(shè)計(jì)L2=1000mm。尺寸的設(shè)計(jì)為組件的選擇提供了重要的思路，下面對裝置的安裝和性能的測試進(jìn)行研究。

3.試驗(yàn)分析

在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上，對光電開關(guān)進(jìn)行實(shí)際的改造和研究，首先對結(jié)構(gòu)進(jìn)行機(jī)構(gòu)組裝，組裝后，需要進(jìn)行具體的性能測試以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，首先對裝置進(jìn)行安裝，安裝過程為，先安裝直固定架，隨后安裝右支撐架和移動鎖架，之后安裝左側(cè)的支撐架，安裝左右卡盒彈簧及其卡蓋，安裝左右鎖定彈簧，夾緊打包機(jī)框架，最后安裝光電管。

安裝過程完成之后需要對狀態(tài)進(jìn)行測量，測量知初始狀態(tài)時(shí)，四個光電開關(guān)之間的距離均為225mm，且四個光電管與打包機(jī)框架的距離依次為400mm、175mm、175mm、400mm。固定裝置正常使用一天后測其四個光電開關(guān)之間的距離均為225mm，四個光電管與打包機(jī)框架的距離依次為400mm、175mm、175mm、400mm。四個光電開關(guān)的位置較穩(wěn)定，△d恒定為0，與打包機(jī)的位置變化為0。

最后對性能進(jìn)行測試，測試需要在裝置安裝和距離調(diào)試結(jié)束之后進(jìn)行，測試使用的是實(shí)際的打包流程，并通過測算帶距極差來衡量裝置效果，試驗(yàn)前抽查60箱成品箱煙，帶距極差平均為40mm，采用該裝置后，平均帶距極差降低為15mm，說明裝置設(shè)計(jì)可以很好的滿足前期的要求，設(shè)計(jì)合理、裝置有效。

和原有的技術(shù)相比，本文中的裝置設(shè)計(jì)減了光電開關(guān)換件的裝卸時(shí)間，且現(xiàn)在完成安裝后無需再調(diào)校光電開關(guān)位置。投入使用后確保了打包質(zhì)量，減少了紙箱損壞程度，也節(jié)省了相當(dāng)多的人力和物力，在技術(shù)成本、工藝成本、人工成本上都有提高，增強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)效益。

4.總結(jié)與展望

不僅僅是針對于煙草類企業(yè)，對于很多包裝類的廠商，打包問題都是需要研究的重點(diǎn)問題，文章首先對目前打包流程打包帶不均勻的問題進(jìn)行了分析，針對于問題，提出了幾點(diǎn)改良方案，并且選擇了最具實(shí)用價(jià)值的光電開關(guān)裝置設(shè)計(jì)進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，性能試驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)合理，優(yōu)化效果良好，設(shè)計(jì)研發(fā)結(jié)果可以為未來打包廠商和光電裝置研發(fā)領(lǐng)域提供一定的思路。

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