申偉鵬

(許昌煙草機械有限責任公司，河南許昌 461000)

0 引言

纖維濾棒成型機組是以二醋酸纖維素絲束為原料，集絲束開松、上膠和濾棒成型為一體的煙用濾棒生產(chǎn)設備。它由纖維開松上膠機和纖維濾棒成型機兩部分組成［1］，纖維開松上膠機從絲束包中提取絲束，將絲束開松、拉伸和消除卷曲，均勻噴灑上增塑劑后由輸送噴嘴送到濾棒成型機。纖維濾棒成型機把經(jīng)過開松機處理過的絲束在煙槍部件中用濾棒成形將其包裹成濾條，在切割系統(tǒng)中由刀盤切成一定長度的濾棒，再經(jīng)過鼓輪傳送將其輸送到下游設備。

1 工作原理及存在問題

煙槍布帶傳送裝置傳送濾棒成形紙和卷起來的絲束使其通過煙槍，并對濾條的形成起輔助作用。如圖1所示，煙槍布帶傳送裝置由布帶導輥、布帶糾偏裝置、布帶張緊輥、布帶輪、張緊氣缸、布帶等組成。布帶是帶動濾棒成型紙和絲束，配合煙槍使濾棒卷制成型的傳動件。布帶是環(huán)形纖維織物，布帶的寬度取決于濾棒的直徑。布帶在布帶輪帶動下，在布帶張緊輥、布帶壓輥、和布帶導向輥的約束下，以煙槍底板槽面為導軌，呈環(huán)形循環(huán)運行［2］。布帶運行的平穩(wěn)性是影響設備正常卷制成型的一個重要因素。

布帶通過煙槍時應盡可能對中運行，這樣濾棒成型紙在膠水噴嘴處才不會發(fā)生擺動，布帶中心到機身前側面尺寸必須保持為80 mm［3］。布帶跑偏有諸多原因，如傳動導輥之間的軸線不平行、導輥表面不呈圓柱形、導輥兩端的直徑差異、表面加工缺陷、布帶張力不穩(wěn)定、布帶與導輥之間的摩擦力分布不均勻等。

圖1 煙槍布帶傳送示意圖

布帶糾偏輪對布帶運行起導向作用，通過轉動調節(jié)旋鈕來實現(xiàn)布帶在煙槍中的正確位置。糾偏輪表面設計有一環(huán)形凹槽，凹槽表面拋光并進行碳氮共滲處理來提高耐磨性能，凹槽寬度與布帶寬度相當。如圖2所示，當布帶發(fā)生跑偏時，轉動調節(jié)旋鈕1，調節(jié)旋鈕通過傳動銷2帶動螺紋軸6轉動。布帶糾偏輪4通過軸承和擋圈安裝固定在襯套組件5上，布帶糾偏輪以襯套軸線為中心旋轉。螺紋軸與襯套組件之間通過細牙螺紋連接，形成一個螺旋副［4］。襯套組件由于煙槍底座7上的導向銷3的限制，不能進行旋轉運動。所以當螺紋軸轉動時，襯套組件只能沿導向銷軸向方向前后移動。襯套組件帶動布帶糾偏輪前后移動，從而調整布帶在煙槍中盡可能對中運行。調節(jié)旋鈕順時針旋轉，調節(jié)布帶向外。調節(jié)旋鈕逆時針旋轉，調節(jié)布帶向機身方向。

圖2 改進前布帶糾偏裝置示意圖

手動糾偏裝置結構簡單，能滿足布帶調整的需求，但是這種糾偏機構對操作人員要求有較高的操作技能，并且操作人員要定時關注布帶的運行情況，否則布帶跑偏就容引起生產(chǎn)的濾棒質量不合格甚至造成生產(chǎn)停機。為減少生產(chǎn)過程中的廢品和原輔材料消耗，降低操作工的勞動強度，在手動糾偏基礎上，通過控制程序實現(xiàn)從檢測到糾偏一系列連續(xù)動作的自動處理。

2 改進方法

布帶自動糾偏裝置首先增設一套檢測裝置對布帶的位置進行實時監(jiān)控，并增加相應的電動傳動裝置形成布帶糾偏的執(zhí)行機構，最后再將檢測裝置和執(zhí)行機構納入電控系統(tǒng)進行自動控制。布帶自動糾偏裝置的工作原理:首先，當布帶在傳感器下方經(jīng)過時，傳感器檢測布帶實際邊緣信息，并將檢測到的信號傳送給控制器?？刂破髋袛嗖紟嶋H位置與無偏移時的基準位置的偏差以確切其偏移方向和偏移量，然后發(fā)出相關的糾正信號給執(zhí)行機構［5］。如圖3所示。

圖3 改進后的布帶糾偏裝置原理框圖

該系統(tǒng)的傳感器用的是超聲波傳感器［6］，它針對透明和不透明的材料均能使用，在工作過程中不受外部光照的影響，對使用環(huán)境要求不高，能夠適應各種惡劣的環(huán)境，精確到0.02mm的精度。在系統(tǒng)運行前定位基準位置，布帶如果相對于基準位置發(fā)生偏移，便會遮擋住超聲波傳感器發(fā)出的超聲波信號，傳感器將位置變差信號轉換為連續(xù)的電壓信號，這樣既能知道偏移的方向又能精確的測出偏移量的大小，電壓信號經(jīng)過隔離處理后，送入控制器。執(zhí)行機構采用直流伺服電機，直流伺服電機在控制的精度，速度變換范圍，低速性能等很多方面都優(yōu)于其它電機?？刂破鞑捎萌珨?shù)字器件設計，支持開關信號和模擬信號轉換，抗現(xiàn)場的靜電，電磁干擾能力強，工作穩(wěn)定。

如圖4、圖5所示，煙槍布帶自動糾偏裝置主要由伺服電機、傳動軸、螺紋軸、布帶糾偏輪、超聲波傳感器及控制系統(tǒng)等組成。通過超聲波傳感器對煙槍布帶的運行位置進行準確測量。如果煙槍布帶的位置和在控制系統(tǒng)中設定的有偏差，則控制系統(tǒng)通過伺服電機對煙槍布帶位置進行調整。如果煙槍布帶位置超出控制系統(tǒng)中設置誤差范圍，則通過控制系統(tǒng)發(fā)停機信息，設備停機。

圖4 改進后布帶糾偏裝置示意圖

圖5 改進后布帶糾偏裝置傳動示意圖

3 改進效果

本文設計的布帶自動糾偏裝置具有檢測精度高、控制靈敏度高、抗干擾能力強的特點。該裝置在纖維濾棒成型機的實際應用過程中能夠實時有效地糾正布帶跑偏的現(xiàn)象，保證布帶的平穩(wěn)運轉，提高了設備的有效作業(yè)率，減輕了操作人員的勞動強度，降低了原輔材料的消耗量。

［1］ 國家質量監(jiān)督檢驗疫總局.GB/T18771.5-2002煙草術語第五部分:煙草機械［S］.2003.

［2］ 上海煙草機械有限責任公司.ZL22纖維濾棒成型機組機械操作手冊［Z］.1989.

［3］ 許昌煙草機械有限責任公司.ZL26B纖維濾棒成型機組機械操作手冊［Z］.2006.

［4］ 成大先.機械設計手冊［M］.第四版.北京:化學工業(yè)出版社，2004.

［5］ 何林玲，王志輝.纖維纏繞過程中的自動糾偏控制研究［J］.機械制造，2010(12):9-12.

［6］ 蔡友發(fā)，鄭惠群.高精度超聲波糾偏控制系統(tǒng)的設計［J］.工業(yè)儀表與自動化裝置，2007(5):66-68.