曾朝彬，李紅梅，李一輝，吳明輝，山俊貽，蔡尤東，楊家華，王發(fā)勇，劉躍榮

（紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司紅河卷煙廠，云南 紅河州彌勒 652399）

0 引言

在紅河打葉復(fù)烤生產(chǎn)線上，每條線配有一臺(tái)杭州美化包裝有限公司制造的MH103B型捆扎機(jī)，按正常生產(chǎn)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，每天生產(chǎn)19.5小時(shí)，每小時(shí)38箱片煙，每箱片煙捆3條PE帶，一天要捆扎完成2223條PE帶，執(zhí)行動(dòng)作2223次。由于其工作的執(zhí)行動(dòng)作頻次較高，相應(yīng)地故障率也較高，經(jīng)常引起預(yù)壓打包機(jī)生產(chǎn)停滯、物料中斷，嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行效率。為此，特新購(gòu)兩臺(tái)杭州美化包裝有限公司制造的YS-203新型捆扎機(jī)，以“1備1用”的模式來(lái)維持生產(chǎn)運(yùn)行。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，“1備1用”的模式仍不能解決捆扎機(jī)故障率高、影響生產(chǎn)停滯時(shí)間長(zhǎng)、維修工作量大、零備件消耗量大等問(wèn)題，本文研究現(xiàn)有捆扎機(jī)的設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)及電控系統(tǒng)，從帶盤(pán)機(jī)構(gòu)、互換性及檢修模擬平臺(tái)三方面對(duì)捆扎機(jī)進(jìn)行改進(jìn)研究，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有捆扎設(shè)備的改進(jìn)，解決捆扎機(jī)在實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中存在的問(wèn)題，降低故障率，提高整線設(shè)備運(yùn)行效率[1]。

1 捆扎機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀

1.1 捆扎機(jī)故障在線維修時(shí)間

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，捆扎機(jī)故障主要有卡帶、夾帶、切不斷PE帶、送帶不到位、送帶過(guò)量、大活門卡死、帶子粘不緊、帶子撕爛、帶子收不緊等情況。由于復(fù)烤生產(chǎn)線屬流水線作業(yè)，任一下游工序故障都勢(shì)必影響整條生產(chǎn)線的正常運(yùn)作，特對(duì)捆扎機(jī)故障及在線維修時(shí)間做跟蹤統(tǒng)計(jì)如表1。

表1 捆扎機(jī)故障在線維修時(shí)間

1.2 捆扎機(jī)故障允許在線維修時(shí)間

打葉復(fù)烤生產(chǎn)線中，葉片烤機(jī)額定進(jìn)料流量為9000kg/h，預(yù)壓打包機(jī)每1.5分鐘出1箱片煙，預(yù)壓打包機(jī)與捆扎機(jī)之前有6臺(tái)輸送輥道，可緩存6箱片煙，最大緩存時(shí)間為9分鐘，即捆扎機(jī)故障允許在線維修最大時(shí)間為9分鐘。

1.3 捆扎機(jī)故障影響生產(chǎn)時(shí)間

根據(jù)捆扎機(jī)故障在線維修時(shí)間統(tǒng)計(jì)及捆扎機(jī)故障允許在線維修最大時(shí)間，每次捆扎機(jī)故障影響整條打葉復(fù)烤生產(chǎn)線停滯時(shí)間不少于6分鐘，如遇到備用捆扎機(jī)離線在修的情況，影響生產(chǎn)停滯時(shí)間至少為30分鐘。

2 捆扎機(jī)故障研究分析

2.1 捆扎機(jī)帶盤(pán)機(jī)構(gòu)

捆扎機(jī)帶盤(pán)機(jī)構(gòu)主要由帶盤(pán)和電動(dòng)抱閘裝置兩部分組成，如圖1所示。

圖1 捆扎機(jī)帶盤(pán)機(jī)構(gòu)組成

在生產(chǎn)過(guò)程中，帶盤(pán)機(jī)構(gòu)主要存在以下兩方面問(wèn)題：

（1）換帶、穿帶不方便。捆扎機(jī)送帶控制過(guò)程為當(dāng)送帶檢測(cè)開(kāi)關(guān)感應(yīng)觸發(fā)，表明儲(chǔ)帶框內(nèi)帶子量少，電動(dòng)抱閘裝置得電，松開(kāi)帶盤(pán)，同時(shí)送帶電機(jī)運(yùn)行，送帶輪向儲(chǔ)帶框內(nèi)送帶，當(dāng)送帶檢測(cè)開(kāi)關(guān)感應(yīng)釋放，表明儲(chǔ)帶框內(nèi)帶子裝滿，送帶電機(jī)停止，電動(dòng)抱閘裝置失電，抱緊帶盤(pán)。這樣，換帶、穿帶時(shí)，若斷電操作，帶盤(pán)抱死，需人工松帶，掌控不好，易造成帶子拉亂；若帶電操作，由于送帶輪處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，存在一定安全隱患[2]。

（2）電動(dòng)抱閘裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高。電動(dòng)抱閘裝置由限位套、隔套、柱子、摩擦片、壓簧、剎車線圈、剎車固定板等組成，見(jiàn)圖2。在生產(chǎn)運(yùn)行期間頻繁出現(xiàn)控制線路、剎車線圈、摩擦片、隔套等電氣和機(jī)械故障，特別是摩擦片，受現(xiàn)有捆扎機(jī)型號(hào)限制，備件六方內(nèi)孔較大，較容易出現(xiàn)打滑情況，增加了維修工作量及零備件的消耗。

圖2 帶盤(pán)電動(dòng)抱閘裝置

2.2 現(xiàn)有捆扎機(jī)不能互換使用

打葉復(fù)烤生產(chǎn)車間兩條12000kg/h生產(chǎn)線配有現(xiàn)4臺(tái)捆扎機(jī)，以“1備1用”的模式來(lái)維持生產(chǎn)運(yùn)行，即每條生產(chǎn)線配置以“1備1用”的模式配置2臺(tái)捆扎機(jī)，對(duì)2條生產(chǎn)線的捆扎機(jī)進(jìn)行互換性測(cè)試，均不能正常工作。

2.3 捆扎機(jī)不能離線精細(xì)調(diào)試

換下捆扎機(jī)離線檢修后，只能搭接臨時(shí)電源，手動(dòng)測(cè)試單一動(dòng)作，不能測(cè)試整個(gè)自動(dòng)捆扎周期的連貫性動(dòng)作，不能精確觀測(cè)調(diào)整好各動(dòng)作的位置精度，所以維修后的捆扎機(jī)上線后不能立即投入在線正常使用，還需跟蹤調(diào)試，才能適應(yīng)工藝生產(chǎn)要求。

3 捆扎機(jī)改進(jìn)研究

3.1 捆扎機(jī)帶盤(pán)機(jī)構(gòu)改進(jìn)

根據(jù)捆扎機(jī)故障分析，故障主要由帶盤(pán)機(jī)構(gòu)引起，于是對(duì)帶盤(pán)松緊裝置進(jìn)行改進(jìn)，在在帶盤(pán)機(jī)構(gòu)上增加剎車調(diào)節(jié)塊、調(diào)節(jié)螺栓、帶盤(pán)松緊控制桿和限位桿，加工后的零配件見(jiàn)圖3，圖4是改進(jìn)后的帶盤(pán)松緊裝置。

圖3 帶盤(pán)松緊裝置零配件

圖4 改進(jìn)后帶盤(pán)松緊裝置

3.2 捆扎機(jī)電控系統(tǒng)改進(jìn)

3.2.1 捆扎機(jī)電路接線整改

在打葉復(fù)烤生產(chǎn)線上，捆扎機(jī)屬于即插即用的單機(jī)設(shè)備，即在預(yù)壓打包機(jī)輸送輥輪旁邊的橋架上有兩個(gè)航空插座，捆扎機(jī)就位后，插上兩個(gè)航空插頭，合上電源，即完成了捆扎機(jī)的上線使用。

中學(xué)教學(xué)強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生“核心素養(yǎng)”的培養(yǎng)，更強(qiáng)調(diào)“創(chuàng)新能力、批判思維能力、溝通能力、合作能力以及品格教育和公民意識(shí)”的培養(yǎng)。這些能力的獲得一定是通過(guò)豐富多彩的教學(xué)活動(dòng)去落實(shí)的，不是單靠著教師講、學(xué)生聽(tīng)這種單一的教學(xué)方式來(lái)傳授的。核心素養(yǎng)的落地必須遵從學(xué)生的成長(zhǎng)規(guī)律、天性發(fā)展和內(nèi)在需求。當(dāng)核心素養(yǎng)真正滲入教材、到達(dá)課堂、融入教學(xué)并成為課堂教學(xué)變革的本色時(shí)，它就會(huì)變得平易近人。如何讓核心素養(yǎng)真實(shí)落地，不僅需要頂層的設(shè)計(jì)，更需要一線教師在實(shí)踐層面尋找策略和路徑。

從電路接線上分析，要實(shí)現(xiàn)任一臺(tái)捆扎機(jī)在兩條打葉復(fù)烤生產(chǎn)線上均能夠正常使用，那么前提條件是插頭插座1、插頭插座2每個(gè)針腳的功能及接線方式要一致。經(jīng)排查插頭2為到現(xiàn)場(chǎng)輸送輥道上的5個(gè)光電開(kāi)關(guān)接線，每個(gè)針腳的功能及接線方式兩條生產(chǎn)線都一致；插頭1使用了1～14號(hào)針腳，功能為三相電源線、聯(lián)鎖信號(hào)線及M4輸送輥道電機(jī)動(dòng)力線，接線方式有區(qū)別。具體為插頭1針腳1～4、5～8、9～10、11～12、13～14的組合功能相同，但部分針腳的接線方式不同，即針腳1與針腳3互反；針腳9與針腳10互反；針腳11與針腳12互反。因此，兩條生產(chǎn)線捆扎機(jī)互換，工作狀態(tài)不正常，電源相序相反，捆扎完成信號(hào)狀態(tài)相反，不允許進(jìn)箱信號(hào)狀態(tài)相反。

通過(guò)上述分析，以生產(chǎn)線一的捆扎機(jī)為基準(zhǔn)，對(duì)生產(chǎn)線二的捆扎機(jī)插頭1的針腳接線進(jìn)行更改（針腳1與針腳3互調(diào)、針腳9與針腳10互調(diào)、針腳11與針腳12互調(diào)），使兩條生產(chǎn)線捆扎機(jī)插頭的接線方式統(tǒng)一一致。

3.2.2 捆扎機(jī)控制程序改進(jìn)

從控制程序邏輯上分析，要實(shí)現(xiàn)任一臺(tái)捆扎機(jī)在兩條生產(chǎn)線上都能夠正常使用，那么前提條件是捆扎機(jī)電柜PLC與打包工藝電柜PLC之間相關(guān)的聯(lián)鎖程序邏輯要一致。對(duì)聯(lián)鎖程序的排查情況如下：

（1）4臺(tái)捆扎機(jī)電柜PLC發(fā)送給兩條生產(chǎn)線打包的捆扎完成信號(hào)的程序邏輯相同，觸發(fā)條件為捆扎光電開(kāi)關(guān)2或捆扎光電開(kāi)關(guān)4的下降沿。

（2）4臺(tái)捆扎機(jī)電柜PLC發(fā)送給兩條生產(chǎn)線打包不允許進(jìn)箱信號(hào)的程序邏輯相同：手動(dòng)模式下不允許進(jìn)箱；自動(dòng)或直通模式下，只要有其中一個(gè)條件（捆扎光電開(kāi)關(guān)3占用、捆扎光電開(kāi)關(guān)4占用、捆扎機(jī)有故障、急停按下）觸發(fā)，就不允許進(jìn)箱。

（3）兩條生產(chǎn)線打包工藝電柜PLC送給捆扎機(jī)的允許出箱信號(hào)的程序邏輯不同，如圖8所示。兩條打包線送給捆扎機(jī)的出箱信號(hào)，編程思路相反，一線為捆扎機(jī)可以出煙包，而二線為捆扎機(jī)不可以出煙包，所以一線Q13.2與二線Q19.0的觸發(fā)條件也相反，一線為捆扎機(jī)出口輸送輥道光電開(kāi)關(guān)報(bào)空（T107）；二線為捆扎機(jī)出口輸送輥道光電開(kāi)關(guān)占用（I35.4）。因此，兩線捆扎機(jī)互換，工作狀態(tài)不正常。

圖5 生產(chǎn)線一允許出包控制程序

據(jù)此，統(tǒng)一PLC編程思路，對(duì)生產(chǎn)線二打包工藝電柜PLC送給捆扎機(jī)的允許出箱信號(hào)的程序邏輯進(jìn)行更改，更改后的程序邏輯見(jiàn)圖6。

圖6 生產(chǎn)線二允許出包控制程序

通過(guò)接線方式的整改及邏輯控制程序的修改，分別將4臺(tái)捆扎機(jī)安裝于兩條生產(chǎn)線上進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)試，4臺(tái)捆扎機(jī)均能滿足生產(chǎn)運(yùn)行控制要求，實(shí)現(xiàn)了兩條生產(chǎn)線“2備2用”的生產(chǎn)運(yùn)作模式[3]。

4 捆扎機(jī)離線檢修調(diào)試平臺(tái)搭建

4.1 捆扎機(jī)離線檢修平臺(tái)設(shè)計(jì)

根據(jù)捆扎機(jī)在線工作原理，利用5個(gè)選擇開(kāi)關(guān)代替現(xiàn)場(chǎng)5個(gè)光電開(kāi)關(guān)；利用1個(gè)航空插座和1個(gè)航空插頭，航空插座用于搭接電源，實(shí)現(xiàn)與捆扎機(jī)上的航空電源插頭快速對(duì)接，航空插頭用于連接操作盒上的5個(gè)選擇開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)與捆扎機(jī)上的光電開(kāi)關(guān)插座快速對(duì)接，其電氣原理圖見(jiàn)圖7。

圖7 離線檢修平臺(tái)電氣原理圖

4.2 捆扎機(jī)離線檢修平臺(tái)應(yīng)用

通過(guò)搭建起的檢修調(diào)試平臺(tái)，分別對(duì)4臺(tái)捆扎機(jī)進(jìn)行離線測(cè)試，具備模擬自動(dòng)生產(chǎn)狀態(tài)的相關(guān)功能。具體操作步驟如下：

（1）操作盒連線航空插頭與捆扎機(jī)上航空插座對(duì)接；

（2）對(duì)電源線增加檢修箱專用三相電源插頭，航空插頭端與捆扎機(jī)上的航空插座對(duì)接，三相電源插頭與檢修箱內(nèi)三相電源插座對(duì)接，合上電源開(kāi)關(guān)，使捆扎機(jī)正常供電；

（3）捆扎機(jī)電柜操作面板上，“直通/手動(dòng)/自動(dòng)”三位選擇開(kāi)關(guān)置于“手動(dòng)”位置，并操作相應(yīng)按鈕，將捆扎帶穿到位；

（4）將“直通/手動(dòng)/自動(dòng)”三位選擇開(kāi)關(guān)置于“自動(dòng)”位置，此時(shí)操作盒上PE1開(kāi)關(guān)（見(jiàn)圖8），可觀察輸送輥道電機(jī)控制接觸器，置于ON，則吸合，置于OFF，則斷開(kāi)；

（5）自動(dòng)狀態(tài)，操作選擇開(kāi)關(guān)PE2～PE5（見(jiàn)圖8），可觀察捆扎機(jī)的動(dòng)作狀態(tài)。

（6）根據(jù)需要選擇捆扎Ⅱ或Ⅲ或Ⅳ道，捆扎道數(shù)與選擇開(kāi)關(guān)的組合狀態(tài)見(jiàn)圖8。

圖8 離線檢修平臺(tái)捆扎機(jī)捆扎倒數(shù)與選擇開(kāi)關(guān)

①選擇Ⅱ道的操作程序：紙箱置于框架內(nèi)→PE2、PE3置于ON→當(dāng)PE4由OFF置于ON時(shí)→執(zhí)行第Ⅰ道捆扎→當(dāng)PE2由ON置于OFF時(shí)→執(zhí)行第Ⅱ道捆扎；

②選擇Ⅲ道的操作程序：紙箱置于框架內(nèi)→PE2、PE3置于ON→當(dāng)PE4由OFF置于ON時(shí)→執(zhí)行第Ⅰ道捆扎→當(dāng)PE2由ON置于OFF時(shí)→執(zhí)行第Ⅱ道捆扎→當(dāng)PE3由ON置于OFF時(shí)→執(zhí)行第Ⅲ道捆扎；

③選擇Ⅳ道的操作程序：紙箱置于框架內(nèi)→PE2、PE3置于ON→當(dāng)PE4由OFF置于ON時(shí)→執(zhí)行第Ⅰ道捆扎→當(dāng)PE5由OFF置于ON時(shí)→執(zhí)行第Ⅱ道捆扎→當(dāng)PE2由ON置于OFF時(shí)→執(zhí)行第Ⅲ道捆扎→當(dāng)PE3由ON置于OFF時(shí)→執(zhí)行第Ⅳ道捆扎。

5 效果驗(yàn)證

新設(shè)計(jì)的機(jī)械式帶盤(pán)松緊裝置，常態(tài)下，彈簧力作用，帶盤(pán)控制桿上抬，鎖緊帶盤(pán)；穿帶時(shí)，用手向下輕壓帶盤(pán)控制桿，帶盤(pán)放松，方便拉、穿帶。自動(dòng)送帶控制過(guò)程：送帶輪旋轉(zhuǎn)拉動(dòng)帶子，帶盤(pán)控制桿下沉，帶盤(pán)松開(kāi)；送帶完成，送帶輪停轉(zhuǎn)，彈簧力作用，帶盤(pán)控制桿上抬，鎖緊帶盤(pán)[4]。設(shè)置限位桿，可預(yù)防彈簧過(guò)渡拉伸引起彈簧失效；設(shè)置剎車皮帶調(diào)節(jié)活動(dòng)范圍調(diào)節(jié)塊和調(diào)節(jié)螺釘，方便定期檢查維護(hù)，其安裝效果圖見(jiàn)圖9。

圖9 機(jī)械式帶盤(pán)松緊裝置應(yīng)用效果圖

對(duì)捆扎機(jī)進(jìn)行改進(jìn)后，對(duì)捆扎機(jī)故障及在線維修時(shí)間做跟蹤統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

從表1和表2可以看出，捆扎機(jī)改進(jìn)前，故障主要有卡帶、夾帶、切不斷PE帶、送帶不到位、送帶過(guò)量、大活門卡死、帶子粘不緊、帶子撕爛、帶子收不緊等情況，改進(jìn)后，故障主要有夾帶、送帶不到位、粘不緊。捆扎機(jī)改進(jìn)前，以“1備1用”的模式運(yùn)作，平均故障維修時(shí)間為15分鐘/次，影響生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間為6分鐘，捆扎機(jī)改進(jìn)后，以“2備2用”的模式運(yùn)作，平均故障維修時(shí)間為7.5分鐘/次，低于捆扎機(jī)故障允許在線維修時(shí)間，消除了因捆扎機(jī) 故障引起的打包機(jī)生產(chǎn)停滯問(wèn)題[5]。

表2 改進(jìn)后的捆扎機(jī)故障在線維修時(shí)間

6 結(jié)論

（1）通過(guò)分析現(xiàn)有捆扎機(jī)故障，對(duì)捆扎機(jī)帶盤(pán)松緊裝置進(jìn)行改進(jìn)，在帶盤(pán)機(jī)構(gòu)上增加剎車調(diào)節(jié)塊、調(diào)節(jié)螺栓、帶盤(pán)松緊控制桿和限位桿，將捆扎機(jī)故障由卡帶、夾帶、切不斷PE帶、送帶不到位、送帶過(guò)量、大活門卡死、帶子粘不緊、帶子撕爛、帶子收不緊等情況減少為夾帶、送帶不到位、粘不緊，不僅解決了換帶、穿帶中存在的帶盤(pán)抱死及安全隱患，也解決了電動(dòng)抱閘機(jī)構(gòu)運(yùn)行期間頻繁出現(xiàn)控制線路、剎車線圈、摩擦片、隔套等電氣和機(jī)械故障，有效提高了捆扎機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行效率。（2）通過(guò)對(duì)捆扎機(jī)接線方式及邏輯控制程序的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了兩條生產(chǎn)線“2備2用”的生產(chǎn)運(yùn)作模式，有效解決了兩條同型號(hào)、同流量打葉復(fù)烤生產(chǎn)線捆扎機(jī)不能互換使用的問(wèn)題，縮短了故障平均維修時(shí)間，極大的提高了捆扎機(jī)檢維修效率和生產(chǎn)運(yùn)行效率。（3）通過(guò)搭建捆扎機(jī)離線檢修調(diào)試平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了捆扎機(jī)自動(dòng)生產(chǎn)狀態(tài)的離線模擬，解決了捆扎機(jī)不能離線精細(xì)調(diào)試的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了捆扎機(jī)的即插即用，有效解決了捆扎故障影響預(yù)壓打包機(jī)生產(chǎn)停滯問(wèn)題，以及由此引發(fā)的烤機(jī)返料、物料中斷等問(wèn)題，降低了捆扎機(jī)故障率，提高了打葉復(fù)烤生產(chǎn)線設(shè)備運(yùn)行效率。