李忠科　朱展翔　滕燕

摘 要：本文針對(duì)從德國(guó)虹霓公司引進(jìn)的PROTOS-M5型卷煙機(jī)接裝紙自動(dòng)更換機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)BOB-ME）盤(pán)紙夾持直徑調(diào)節(jié)范圍小，只能適應(yīng)一定規(guī)格材料的局限性進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。通過(guò)對(duì)BOB-ME結(jié)構(gòu)及工作原理的分析，在不破壞設(shè)備原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)采用外接不同規(guī)格夾緊爪套的方式，簡(jiǎn)潔和高效地解決了BOB-ME夾緊盤(pán)無(wú)法夾持接裝紙規(guī)格低于盤(pán)徑設(shè)計(jì)值下限的問(wèn)題，使BOB-ME具備快速適應(yīng)不同規(guī)格盤(pán)徑接裝紙的能力。

關(guān)鍵詞：BOB-ME；夾緊爪套；盤(pán)紙更換機(jī)；夾持盤(pán)徑；快速更換

中圖分類(lèi)號(hào)：TH162 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

2013年初，我廠從德國(guó)引進(jìn)的3組PROTOS-M5卷煙機(jī)組的BOB-ME所要求使用的接裝紙盤(pán)徑范圍為450mm～500mm，而實(shí)際生產(chǎn)牌名中配套的接裝紙盤(pán)徑為420mm，遠(yuǎn)低于裝置設(shè)計(jì)參數(shù)的下限，導(dǎo)致其無(wú)法夾持，不能為卷煙生產(chǎn)正常供料。為實(shí)現(xiàn)PROTOS-M5卷煙機(jī)組BOB-ME接裝紙供給系統(tǒng)與實(shí)際生產(chǎn)材料規(guī)格的匹配，使進(jìn)口設(shè)備安裝就位后盡快具備調(diào)試生產(chǎn)能力，特進(jìn)行研究攻關(guān)。

一、正文

1.問(wèn)題分析

如圖1所示，BOB-ME中起夾持和輸送盤(pán)卷材料的盤(pán)卷提升器主要由氣缸、連桿、擺臂、夾緊爪等零件組成。

當(dāng)盤(pán)卷提升器沿導(dǎo)軌運(yùn)行至盤(pán)卷材料5的正上方，并下移至盤(pán)卷材料5厚度方向的中間位置時(shí)，電控系統(tǒng)控制氣缸1運(yùn)動(dòng)，氣缸1通過(guò)連桿2、擺臂3控制5個(gè)夾緊爪4同時(shí)以盤(pán)卷材料5為中心相向運(yùn)動(dòng)，并將盤(pán)卷材料5夾緊，使其隨著盤(pán)卷提升器運(yùn)行到預(yù)定位置。

該裝置實(shí)際上是一個(gè)由氣缸1控制的連桿組，氣缸1的型號(hào)為DZF-40-80-A-P-A，是FESTO公司生產(chǎn)的非旋轉(zhuǎn)型柱塞式扁平式雙作用氣缸。其工作壓力范圍為1～10bar，工作行程為80mm，活塞直徑為40mm（當(dāng)量直徑）。根據(jù)其結(jié)構(gòu)與工作原理可知，在氣缸1工作行程一定的情況下，夾緊爪4的移動(dòng)距離也就隨之確定，其移動(dòng)距離無(wú)法在更大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，接裝紙盤(pán)卷3的直徑需在額定范圍內(nèi)才能被有效夾持。對(duì)接裝紙盤(pán)卷直徑低于額定范圍下限值的，夾緊爪4無(wú)法對(duì)其夾持。

2.設(shè)計(jì)思路

如圖2所示，根據(jù)盤(pán)卷提升器的結(jié)構(gòu)及工作原理，擬定初步方案是通過(guò)增長(zhǎng)氣缸前端連桿2的方式，改變氣缸1的工作行程。

但通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)連桿2長(zhǎng)度增大至可以對(duì)盤(pán)徑為420mm的盤(pán)卷材料進(jìn)行夾持時(shí)，會(huì)導(dǎo)致連桿4與限位塊6出現(xiàn)干涉，產(chǎn)生變形損壞，該方案不可行。通過(guò)進(jìn)一步分析與比較，直接對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化可以避免對(duì)原有傳動(dòng)方式的破壞，為此設(shè)想通過(guò)增大5個(gè)夾緊爪的寬度以彌補(bǔ)盤(pán)卷材料直徑的不足?？紤]到改進(jìn)后該裝置對(duì)不同直徑盤(pán)卷材料的適應(yīng)性，決定采用在夾緊爪上增裝夾緊套的方式，增大夾持范圍，以達(dá)到改造目的。按照上述思路，擬定夾緊套設(shè)計(jì)原則：

（1）沿用原盤(pán)卷提升器工作原理，不破壞原結(jié)構(gòu)。

（2）多規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化，拆卸方便、適應(yīng)性強(qiáng)。

（3）不對(duì)夾持的接裝紙等盤(pán)卷材料造成損傷。

3.方案實(shí)施

依據(jù)上述思路和設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)加工出夾緊爪的附加夾緊套，如圖3所示。

新設(shè)計(jì)的夾緊爪套結(jié)構(gòu)及形狀如圖3中左圖所示，它由兩部分組成：一端為爪套部分，另一端為工作部分。

爪套部分為中空，依據(jù)原夾緊爪2的外形設(shè)計(jì)，以原夾緊爪2的工作面為基準(zhǔn)。中空部分恰好能套入原夾緊爪2，使其工作面與中空部分的底面相吻合。夾緊爪2的一端被夾緊爪套1的爪套部分卡住，另端通過(guò)一顆M3螺釘3鎖住，由此實(shí)現(xiàn)了夾緊爪套1與原夾緊爪2的固聯(lián)，使其可以隨原夾緊爪2一起實(shí)現(xiàn)伸出或收回動(dòng)作。

為滿(mǎn)足與夾緊爪的配合要求，且具備夾持能力，通過(guò)繪圖軟件模擬將夾緊爪套工作部分的外觀尺寸確定為總長(zhǎng)度66mm，厚度7mm，寬度25mm。這樣在氣缸行程及連桿長(zhǎng)度不變的情況下，安裝夾緊爪套后，夾持最小盤(pán)卷材料的直徑縮小為450-25×2=400mm，即完全實(shí)現(xiàn)對(duì)直徑為420mm盤(pán)卷材料的夾持與輸送，夾緊爪套的材料采用7A04（舊稱(chēng)LC4），系超高強(qiáng)度鋁合金，其密度為2.85g/cm3，抗拉強(qiáng)度大于等于530MPa，材質(zhì)輕、強(qiáng)度高，符合作為承力構(gòu)件的要求。同時(shí)，在夾緊爪套工作部分設(shè)計(jì)加工3個(gè)Φ12mm通孔，進(jìn)一步減輕重量，并對(duì)工作面進(jìn)行打磨處理，使其不會(huì)出現(xiàn)因夾持力過(guò)大而導(dǎo)致盤(pán)卷材料損壞現(xiàn)象。

如圖4所示，分別將5個(gè)夾緊爪4套入加工好的夾緊爪套5的爪套部位，使夾緊爪4的工作面緊靠在夾緊爪套5的底面，然后用M3螺釘緊固即可。當(dāng)夾緊爪套5與夾緊爪4固聯(lián)后，夾緊爪套5即會(huì)隨著在氣缸1、連桿2及擺臂3控制下的夾緊爪4運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)直徑為420mm的盤(pán)卷材料6的夾持。

4.改進(jìn)效果

此項(xiàng)改進(jìn)設(shè)計(jì)通過(guò)加裝夾緊爪套的方式，增加夾持范圍，可以更加靈活滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。主要效果如下：

（1）拆裝方便，適應(yīng)性強(qiáng)

夾緊爪套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小巧實(shí)用，易拆易裝，只需一顆M3螺釘即可實(shí)現(xiàn)其與夾緊爪的固聯(lián)。而且?jiàn)A緊爪套工作端寬度可以在一定范圍內(nèi)設(shè)計(jì)成多種規(guī)格，加裝夾緊套后的夾紙盤(pán)能夠適應(yīng)不同盤(pán)徑的接裝紙，具有很強(qiáng)的靈活性。另外，由于夾持時(shí)，在壓力作用下爪套與盤(pán)卷材料為面接觸，因而不會(huì)對(duì)材料造成損傷。

（2）節(jié)約改造資金

本項(xiàng)改進(jìn)只涉及一種零件，夾緊爪套的實(shí)際加工費(fèi)用較低（150/件×5×3臺(tái)=2250元），遠(yuǎn)比德國(guó)虹霓公司160萬(wàn)的改造報(bào)價(jià)低，為企業(yè)節(jié)約了大量的改造投入。

（3）縮短改造周期

如果由外方實(shí)施改造，整個(gè)周期為半年，而自主實(shí)施改造，實(shí)際改造時(shí)間不足兩個(gè)月（包括驗(yàn)證、試驗(yàn)時(shí)間），周期縮短了4個(gè)月，為M5高速機(jī)組的快速投產(chǎn)，產(chǎn)生效益發(fā)揮了重要作用。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)PROTOS-M5卷煙機(jī)組BOB-ME接裝紙供給系統(tǒng)的改進(jìn)，增大了其使用不同直徑盤(pán)卷材料的范圍，為企業(yè)節(jié)約了資金及改造時(shí)間，滿(mǎn)足了生產(chǎn)實(shí)際需求，最終達(dá)到預(yù)期效果，目前已在企業(yè)3組PROTOS-M5卷煙機(jī)組上進(jìn)行了推廣應(yīng)用。

此項(xiàng)改進(jìn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小巧，在不破壞原結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同直徑盤(pán)卷材料的夾持，得到了德國(guó)虹霓公司技術(shù)人員的高度贊賞，展現(xiàn)了基層維修人員的不畏困難，善于鉆研的工匠精神。但我們也要清醒地認(rèn)識(shí)到，我們對(duì)進(jìn)口超高速煙機(jī)設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)掌握還不足，有待在使用和管理中不斷學(xué)習(xí)，積累經(jīng)驗(yàn)，盡快實(shí)現(xiàn)技術(shù)消化，并以此為基礎(chǔ)結(jié)合自身生產(chǎn)特點(diǎn)勇于革新，敢于突破，最終形成自主維護(hù)能力。

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