袁戰(zhàn)偉，李 丹，周 明，嚴(yán) 濤，劉 巍，徐 陽

(紅云紅河集團(tuán) 昆明卷煙廠，云南 昆明 650202)

0 引言

昆明卷煙廠新引進(jìn)并投入使用的FOCKE FX硬盒包裝機(jī)采用雙通道設(shè)計(jì)，生產(chǎn)速度可達(dá)700包/分鐘，應(yīng)用了大量的新技術(shù)，具有控制系統(tǒng)先進(jìn)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。在FOCKEFX機(jī)組中，為了降低小盒商標(biāo)紙消耗，技術(shù)人員對吸取小盒商標(biāo)紙部分進(jìn)行了程序改造，若空頭檢測、缺濾嘴檢測等識別到缺陷煙包時(shí)，則小盒商標(biāo)紙吸風(fēng)電磁閥釋放，小盒商標(biāo)紙不被吸下，內(nèi)框卡紙?zhí)蕹b置剔除相應(yīng)工位的內(nèi)框卡紙。但當(dāng)內(nèi)框卡紙被剔除時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生內(nèi)框卡紙堵塞的情況，造成設(shè)備停機(jī)，操作人員需手動(dòng)清除堵塞的內(nèi)框卡紙。近半年設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明：平均每月每臺設(shè)備內(nèi)框卡紙堵塞頻次為274.3次，嚴(yán)重影響了設(shè)備的運(yùn)行效率，并造成煙用商標(biāo)等資源的浪費(fèi)。為此，本文提出一種基于高壓噴氣剔除內(nèi)框卡紙的改進(jìn)方案，改變原有的氣缸推桿機(jī)械臂位移剔除內(nèi)框卡紙方式。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，本方法具有內(nèi)框卡紙裝置堵塞頻次低、設(shè)備運(yùn)行可靠度高的特點(diǎn)。

1 原機(jī)內(nèi)框卡紙裝置剔除方式

FOCKE內(nèi)框卡紙裝置含有五對輥軸、一個(gè)導(dǎo)軌、一個(gè)吹風(fēng)裝置和一個(gè)輸送帶，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。第一牽引輥用于將內(nèi)框卡紙材料拉入內(nèi)框卡紙裝置，然后由導(dǎo)軌將材料引向切刀輥；第二內(nèi)框卡紙切刀輥將內(nèi)框卡紙材料切成單張內(nèi)框卡紙；第三輸送輥用于輸送剪切下來的內(nèi)框卡紙；第四加速輥用于將內(nèi)框卡紙一一分開；第五輸送輥用于將內(nèi)框卡紙輸送到縱向裝置內(nèi)，如果不需要該內(nèi)框卡紙，則氣缸推桿轉(zhuǎn)動(dòng)上輸送輥將內(nèi)框卡紙?zhí)蕹?/p>

FOCKE FX703內(nèi)框卡紙?zhí)蕹b置在原機(jī)上采用電磁閥控制氣缸推桿機(jī)械臂位移實(shí)現(xiàn)剔除的目的。正常狀態(tài)下，內(nèi)框卡紙裝置第五輸送輥中心連線與內(nèi)框卡紙運(yùn)行方向成垂直狀態(tài)，將內(nèi)框卡紙輸送到縱向輸送裝置內(nèi)，如圖2所示。當(dāng)程序識別出內(nèi)框卡紙材料有拼接點(diǎn)、空頭、缺嘴、煙支連桿脫開、移位寄存器發(fā)出剔除內(nèi)框卡紙等情況時(shí)，剔除裝置將一定數(shù)量內(nèi)框卡紙?zhí)蕹?。?dāng)剔除信號發(fā)出后，電磁閥控制氣缸使推桿向前移動(dòng)，使第五輸送輥中心連線傾斜，從而使內(nèi)框卡紙前部發(fā)生向下的彎曲形變，實(shí)現(xiàn)剔除動(dòng)作，如圖3所示。在運(yùn)行過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)內(nèi)框卡紙未能正常被剔除，造成內(nèi)框卡紙?jiān)谔蕹诙氯⒃O(shè)備停機(jī)的情況，需操作人員手動(dòng)清理堵塞的內(nèi)框紙，嚴(yán)重影響了設(shè)備效率，同時(shí)相應(yīng)地會(huì)增加小盒商標(biāo)紙的消耗。

圖1 原機(jī)內(nèi)框卡紙裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 正常運(yùn)行狀態(tài)下的第五輸送輥動(dòng)作示意圖

2 一種新的內(nèi)框卡紙?zhí)蕹b置設(shè)計(jì)

針對上述分析，我們重新研究設(shè)計(jì)了一種新的基于高壓噴氣剔除內(nèi)框卡紙的方案，改變了原有的氣缸推桿機(jī)械臂位移剔除內(nèi)框卡紙方式，通過接入壓力大小合適的壓縮空氣，采用垂直吹氣方式剔除內(nèi)框卡紙。

圖3 剔除狀態(tài)下的第五輸送輥動(dòng)作示意圖

2.1 高壓噴氣裝置設(shè)計(jì)

參照機(jī)械設(shè)計(jì)原理以及FOCKE公司其他包裝機(jī)的剔除方式，設(shè)計(jì)簡單的噴氣裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)高壓噴氣瞬時(shí)作用在運(yùn)動(dòng)中的內(nèi)框卡紙上，使卡紙彎曲一定角度，偏離原來運(yùn)動(dòng)軌跡，從而實(shí)現(xiàn)卡紙的正常剔除。設(shè)計(jì)要求噴氣裝置能夠固定在卡紙縱向輸送帶裝置上，具有一個(gè)進(jìn)氣口，多個(gè)出氣口，出氣嘴口徑適當(dāng)小，且緊貼卡紙，相當(dāng)于內(nèi)框卡紙瞬時(shí)受到氣簾的壓力。設(shè)計(jì)的高壓噴氣剔除裝置如圖4所示。

2.2 單張內(nèi)框卡紙受力分析

圖5為單張內(nèi)框卡紙結(jié)構(gòu)尺寸。

圖4 高壓噴氣剔除裝置 圖5 單張內(nèi)框卡紙結(jié)構(gòu)尺寸

內(nèi)框卡紙規(guī)格(g/m2)：

225；

單張內(nèi)框卡紙重量(g)：

0.655 65；

單張內(nèi)框卡紙面積(cm2)：

29.14；

內(nèi)框卡紙厚度b(mm)：

0.3；

內(nèi)框卡紙彈性模量E(Pa)：

0.95×109。

為保證內(nèi)框卡紙能夠順利拋出，通過瞬時(shí)高壓氣流垂直吹內(nèi)框卡紙頭部，使頭部前端出現(xiàn)一定角度彎曲，從而改變水平速度矢量方向，保證內(nèi)框卡紙沿設(shè)定軌跡運(yùn)行，達(dá)到剔除的目的。內(nèi)框卡紙被吹出瞬時(shí)受力狀態(tài)如圖6所示，簡化的內(nèi)框卡紙瞬時(shí)受力模型如圖7所示。

(1)

將相關(guān)數(shù)值代入式(1)計(jì)算得：F=2.12×104N。

吹氣孔面積S=4 mm2,在確?？埬鼙淮党龅那闆r下，噴氣口處氣壓P=F/S=0.53×106Pa。

圖6 內(nèi)框卡紙被吹出瞬時(shí)受力狀態(tài) 圖7 簡化的內(nèi)框卡紙瞬時(shí)受力模型

設(shè)計(jì)高壓噴氣剔除裝置時(shí)應(yīng)保證噴氣口處氣壓達(dá)到530 kPa，為留有一定余量，設(shè)定氣壓為600 kPa。

3 運(yùn)行檢驗(yàn)

我們對本次改造活動(dòng)進(jìn)行目標(biāo)跟蹤，并對改造前、后設(shè)備堵塞頻次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖8所示。由圖8可以明顯看出，改造后，單臺內(nèi)框卡紙裝置堵塞頻率已經(jīng)降至23.4 次/月，相當(dāng)于每天發(fā)生堵塞一次，對生產(chǎn)造成的影響可以說是微乎其微，說明改造取得成功。

圖8 改造活動(dòng)前后效果對比

4 結(jié)語

針對FOCKE FX原機(jī)內(nèi)框卡紙?zhí)蕹b置容易堵塞的問題，設(shè)計(jì)了高壓噴氣裝置，在新裝置中接入壓力大小合適的壓縮空氣，可利用垂直吹氣方式剔除內(nèi)框卡紙。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明：改進(jìn)后的內(nèi)框卡紙?zhí)蕹b置具有堵塞頻次低、節(jié)省商標(biāo)、設(shè)備運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)，具備在煙草硬盒包裝設(shè)備中推廣應(yīng)用的價(jià)值。