張彬 重慶煙草工業(yè)有限責(zé)任公司涪陵卷煙廠 408000

GDX2鋁箔紙?zhí)蕹龣C(jī)構(gòu)氣動驅(qū)動裝置的設(shè)計應(yīng)用

張彬 重慶煙草工業(yè)有限責(zé)任公司涪陵卷煙廠 408000

GDX2鋁箔紙?zhí)蕹龣C(jī)構(gòu)由電磁鐵驅(qū)動，電磁鐵存在著密封不嚴(yán)和推力不穩(wěn)定的缺陷，導(dǎo)致鋁箔紙?zhí)蕹龣C(jī)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生故障，引起鋁箔紙堵塞停機(jī)故障和鋁箔紙歪斜、破損質(zhì)量缺陷。為此設(shè)計了一套氣動驅(qū)動裝置，該裝置具有密封良好、推力大等優(yōu)點，能完全代替電磁鐵驅(qū)動剔除機(jī)構(gòu)執(zhí)行鋁箔紙?zhí)蕹δ?，并能長期穩(wěn)定運行。改后解決了鋁箔紙?zhí)蕹龣C(jī)構(gòu)故障，提高了設(shè)備有效作業(yè)率，減少了鋁箔紙歪斜、破損等質(zhì)量隱患，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

GDX2包裝機(jī)組是意大利G·D公司生產(chǎn)的硬盒包裝設(shè)備，生產(chǎn)速度400包/ min，其以自動化程度高、質(zhì)量穩(wěn)定、運行可靠等優(yōu)點在卷煙企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。GDX2有較為完善的質(zhì)量檢測和剔除系統(tǒng)，能在高速運行中對不合格煙包和輔料進(jìn)行檢測和剔除，但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)其鋁箔紙?zhí)蕹龣C(jī)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生故障，對設(shè)備運行和產(chǎn)品質(zhì)量造成不利影響。

1 、存在的問題

GDX2煙庫將煙支排列成7-6-7三層煙組后，空頭和缺支檢測器對煙組進(jìn)行質(zhì)量檢測，當(dāng)檢測到有質(zhì)量缺陷的煙組后，煙支剔除機(jī)構(gòu)將剔除不合格的煙組，為保持機(jī)組高速連續(xù)運行，在剔除煙組時鋁箔紙仍連續(xù)供給，因此煙組被剔除后相應(yīng)的鋁箔紙就應(yīng)被剔除，以避免發(fā)生鋁箔紙堵塞停機(jī)故障。

鋁箔紙?zhí)蕹龣C(jī)構(gòu)見圖1，在系統(tǒng)發(fā)出剔除指令后，電磁鐵2得電驅(qū)動推桿1和連桿7，并帶動定位器6后退，通過擺桿5帶動軸承4逆時針動作，將軸承4與剔除輥3之間的鋁箔紙壓向剔除輥，剔除輥隨主傳動順時針旋轉(zhuǎn)，將鋁箔紙加速向下輸送，從而將鋁箔紙?zhí)蕹?。剔除指令完成后，電磁鐵失電，在彈簧的作用下定位器6前移，剔除軸承4回到初始位置。

GDX2機(jī)組發(fā)生鋁箔紙?zhí)蕹收虾?，不能剔除?yīng)該被剔掉的鋁箔紙，引起鋁箔紙堵塞停機(jī)，而定位器不能運行到正常位置導(dǎo)致導(dǎo)生鋁箔紙歪斜、破損等質(zhì)量缺陷，影響設(shè)備正常運行和產(chǎn)品質(zhì)量。在維修鋁箔紙?zhí)蕹收蠒r發(fā)現(xiàn)電磁鐵鐵內(nèi)部嚴(yán)重積灰，雖然通過清理電磁鐵可暫時恢復(fù)剔除機(jī)構(gòu)正常工作，但過一段時間后又會出現(xiàn)同樣現(xiàn)象，不能長時間保證剔除器正常工作。

鋁箔紙?zhí)蕹臼褂玫碾姶盆F型號是SCHULTZ WHCX 070，其行程h=8mm，推力f =38 N，電源為24V 50Hz交流電，安裝于一號輪下方。一號輪傳送煙組時有一些煙沫和粉塵掉落，并進(jìn)入電磁鐵內(nèi)部，造成電磁鐵內(nèi)部積灰。電磁鐵內(nèi)積灰首先會增大電磁鐵內(nèi)的活動鐵芯運行時的阻力，降低電磁鐵的輸出推力；其次當(dāng)積灰非常嚴(yán)重時，活動鐵芯前行或后退時不能運行到位，行程被縮短；第三是電磁鐵正常工作時受電流、電壓波動，氣隙的大小等影響，導(dǎo)致在電磁鐵在積灰環(huán)境下工作不穩(wěn)定，輸出推力減少。當(dāng)電磁鐵出現(xiàn)推力減少、行程縮短后，不能克服彈簧阻力，使剔除動作不到位，從而產(chǎn)生剔除故障。

2 改進(jìn)方法

由于電磁鐵存在著密封不嚴(yán)、輸出推力不穩(wěn)定的缺陷，因此要解決剔除故障必須重新設(shè)計驅(qū)動裝置，其不僅應(yīng)具備電磁鐵的驅(qū)動功能，同時還應(yīng)具有推力大、防塵密封好的特點。根據(jù)上述三點要求，設(shè)計了一套氣動驅(qū)動裝置，選用氣缸作為驅(qū)動器，氣缸具有體積小、推力大、密封好等優(yōu)點，氣缺驅(qū)動裝置主要由氣缸、電磁閥、支撐座等組成。

2.1 選擇合適的氣缸

（1）氣缸的行程

原電磁鐵行程為h=8mm，因此氣缸行程應(yīng)不小于8mm。由于氣缸是標(biāo)準(zhǔn)件，因此經(jīng)查詢資料確定氣缸行程為H=10mm，選擇的氣缸行程比電磁鐵行程大2mm，使其作用距離更遠(yuǎn)。當(dāng)然，也可根據(jù)需要在氣缸內(nèi)安裝2mm墊片將氣缸行程縮短為8mm。

（2）氣缸缸徑選擇與驗證

原電磁鐵輸出的推力f=38 N，但在實際的工作中存在著推力不足的問題，因此，要求氣缸輸出的推力應(yīng)大于電磁鐵的推力。為確保改后剔除機(jī)構(gòu)工作可靠，氣缸輸出的推力大于電磁鐵推力乘上安全系數(shù)值，即氣缸輸出的推力：

FS≥ f×S= 38×2=76 N

式中f為電磁鐵輸出推力；

FS為氣缸安全推力；

S為安全系數(shù)值，一般取值S=2。

根據(jù)上述要求，查詢了氣動廠家提供的資料，將氣缸選為SMC CQSB20-10S型單作用氣缸，其缸徑D=20mm，行程10mm，輸出的推力為：

式中：F 氣缸輸出的實際推力；

D：氣缸缸徑 ；

P：工作氣壓壓力，ZB45包裝機(jī)組壓縮空氣的壓力使用范圍在4～6Bar之間，在4 Bar時也能正常開機(jī)，因此P=4× 105Pa；

F2：壓縮空氣進(jìn)入氣缸后，彈簧處于被壓縮狀態(tài)時的阻力，實測F2=16N；

η為氣缸效率，氣缸的實際推力是理論推力的85%，η=85%。

經(jīng)計算，得出

氣缸輸出的實際推力F大于理論安全推力FS，氣缸推力大，其克服剔除機(jī)構(gòu)彈簧等阻力的時間越短，響應(yīng)速度更快，因此SMC CQSB20-10S型氣缸能滿足使用要求。

2.2 改進(jìn)電氣控制

使用氣缸作為離合機(jī)構(gòu)的驅(qū)動器后，需增設(shè)電磁閥控制氣缸的動作，為此設(shè)計了控制氣路圖，見圖2。選用了SMC VT307-5D-01型二位三通電磁閥，在電磁閥處于失電狀態(tài)下將氣源切斷，在得電后電磁閥換向，氣缸接通氣源，活塞快速移動，驅(qū)動離合機(jī)構(gòu)執(zhí)行剔除動作。

原機(jī)組電控系統(tǒng)輸出24V交流電直接控制電磁鐵，而電磁閥要求輸入24V直流電，為實現(xiàn)原電磁鐵控制輸出系統(tǒng)對電磁閥的控制，需增加一個固態(tài)繼電器將原輸出的交流24V轉(zhuǎn)換為直流24V，直流24V接通電磁閥就可實現(xiàn)對氣缸的控制，而其它的任何剔除信號和指令保持不變。

2.3 氣動驅(qū)動裝置的安裝

氣動驅(qū)動裝置的安裝示意圖見圖3，由于氣缸不能直接安裝在原電磁鐵的位置，因此增設(shè)一個支撐座4，將氣缸6通過螺釘5安裝在支撐座上，并在氣缸的活塞桿端部再安裝一調(diào)節(jié)桿7，用來調(diào)整剔除機(jī)構(gòu)；而支撐座的安裝孔與電磁鐵安裝孔位置保持一致，使氣缸與支撐座組裝成一個組合件。將組合件直接通過螺釘3就可以直接安裝到原電磁鐵位置。

3.改后效果

氣動驅(qū)動裝置具有良好的密封和較強(qiáng)的推力,該裝置試驗成功后，于2008年推廣到車間的5臺GDX2包裝機(jī)組鋁箔紙?zhí)蕹龣C(jī)構(gòu)，經(jīng)過近兩年的運行，其密封仍然良好，輸出推力穩(wěn)定，兩年中5臺均未發(fā)生故障，性能十分可靠。改后解決了鋁箔紙?zhí)蕹龣C(jī)構(gòu)故障，提高了設(shè)備有效作業(yè)率，減少了鋁箔紙歪斜、破損等質(zhì)量缺陷，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。該裝置使用效果十分明顯，具有很高的推廣價值，目前已推廣應(yīng)用到GDX2機(jī)組內(nèi)框紙、六號輪和八號輪等剔除站，取代了原有的電磁鐵，改后運行均穩(wěn)定可靠。

[1]ZB45使用說明書.上海煙草機(jī)械廠

[2]FESTO公司.FESTO氣動產(chǎn)品樣本（第28版）

[3]SMC公司.氣動元件產(chǎn)品樣本(第3版).2003

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.20.069

鋁箔紙?zhí)蕹龣C(jī)構(gòu);電磁鐵; 氣動驅(qū)動裝置;改進(jìn)