朱明祥 羅 健 尹立武

(紅塔集團(tuán)大理卷煙廠卷包車間，云南 大理 671000)

1 項(xiàng)目概述

1.1 設(shè)備概況

YP13H 型裝封箱機(jī)是東方機(jī)器制造(昆明)公司研發(fā)的新一代高速雙品牌裝封箱機(jī)生產(chǎn)設(shè)備，大量自動(dòng)檢測裝置、伺服控制系統(tǒng)的應(yīng)用，簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，屬于行業(yè)領(lǐng)先水平。我廠引進(jìn)了一組該機(jī)型設(shè)備，現(xiàn)已完成安裝調(diào)試，投入使用，裝封箱最大能力為每分鐘8 件。在設(shè)備使用過程，對(duì)設(shè)備運(yùn)行效率、裝封箱質(zhì)量等進(jìn)行跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)裝封箱機(jī)在運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性以及產(chǎn)品質(zhì)量等方面可以繼續(xù)優(yōu)化和升級(jí)改造。

1.2 問題描述

YP13H 型裝封箱機(jī)對(duì)接我廠3 套軟包ZJ116-FOCKE FXS機(jī)組，承擔(dān)一半以上軟包件煙裝封箱任務(wù)。裝封箱機(jī)運(yùn)行是否穩(wěn)定、裝封質(zhì)量水平高低關(guān)系到軟包機(jī)組能否順利生產(chǎn)，完成生產(chǎn)任務(wù)。目前裝封箱機(jī)存在以下問題：

1.2.1 雙品牌模式下裝封箱單品牌運(yùn)行效率不高問題

YP13H 型裝封箱機(jī)設(shè)計(jì)為雙品牌裝封箱機(jī)，當(dāng)裝有煙堆的模盒輸送到入口、箱成型、套口以及出箱處都需要進(jìn)行讀碼比對(duì)，讀碼比對(duì)后在入口工位3 處，根據(jù)信息碼進(jìn)行對(duì)應(yīng)品牌取箱。YP13H 裝封箱機(jī)對(duì)接的軟包3 套機(jī)組為同一品牌且常年生產(chǎn)同一品牌，可以無需進(jìn)行讀碼比對(duì)，但設(shè)備繼續(xù)執(zhí)行雙品牌模式，讀碼比對(duì)環(huán)節(jié)會(huì)增加設(shè)備故障次數(shù)，降低設(shè)備運(yùn)行效率。

1.2.2 空模盒移載裝置穩(wěn)定性問題

1.2.2.1 封箱機(jī)退空模盒移載裝置采用齒形同步帶輸送模盒，齒形同步帶支撐板采用PE 板，同步帶帶齒一側(cè)朝下，當(dāng)模盒在同步帶輸送過程中，同步帶齒會(huì)與PE 板產(chǎn)生摩擦，造成同步帶齒過度磨損，同時(shí)增加了輸送阻力，進(jìn)而增加電動(dòng)滾筒能耗。

1.2.2.2 空模盒移載裝置的升降機(jī)構(gòu)采用單凸輪結(jié)構(gòu)，且安裝在框架的中心位置，兩側(cè)升降采用滑塊與滑軌方式導(dǎo)向。當(dāng)滑塊和滑軌之間產(chǎn)生間隙，框架也會(huì)發(fā)生變形，在空模盒移載裝置升降機(jī)構(gòu)上升、下降過程中，當(dāng)調(diào)整不及時(shí)，凸輪兩側(cè)框架會(huì)發(fā)生塌頭現(xiàn)象，影響設(shè)備的正常使用。

1.2.3 真空系統(tǒng)斷開后管道殘余真空問題

裝封箱設(shè)備在正常工作時(shí)，各個(gè)執(zhí)行部件按照工作邏輯運(yùn)動(dòng)，當(dāng)停止真空供給，抓箱伺服吸盤、箱成型上吸盤和箱成型下吸盤的管道內(nèi)都會(huì)有殘余真空，導(dǎo)致取箱、放箱不順以及推箱傷吸盤。

2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

2.1 提升雙品牌裝封箱機(jī)單品牌運(yùn)行效率方案

YP13H 裝封箱機(jī)出廠設(shè)計(jì)為雙品牌模式，每分鐘裝封箱8件，根據(jù)我廠生產(chǎn)實(shí)際情況，YP13H 裝封箱機(jī)對(duì)接的軟包3 套機(jī)組為同一品牌且長年生產(chǎn)同一品牌。因此可以增加裝封箱機(jī)單品牌模式，節(jié)省讀碼比對(duì)、取箱時(shí)間，提高整機(jī)運(yùn)行能力。在單品牌模式下跳過讀碼比對(duì)功能，所以只需對(duì)系統(tǒng)程序和人機(jī)界面進(jìn)行升級(jí)，不需要對(duì)設(shè)備硬件進(jìn)行改造。系統(tǒng)程序升級(jí)改造關(guān)鍵點(diǎn)：

(1)取消從入口到出口各個(gè)部位品牌的讀碼比對(duì)；

(2)取消讀碼比對(duì)報(bào)警停機(jī)；

(3)取箱改為箱成型處無箱時(shí)自動(dòng)取箱。

2.2 提升空模盒移載裝置穩(wěn)定性方案

2.2.1 降低同步帶磨損方案

兩個(gè)帶輪之間是PE 板，作為同步帶支撐，作用是防止在兩個(gè)帶輪之間下落，該連接方式加大了兩個(gè)物體間的接觸面積，增加了摩擦阻力，且摩擦阻力為滑動(dòng)摩擦力。在相同條件下，滑動(dòng)摩擦力大于滾動(dòng)摩擦力，因此考慮將滑動(dòng)摩擦改為滾動(dòng)摩擦，減小摩擦阻力，也就是改變同步帶的支撐方式來降低同步的磨損。取消支撐同步帶的PE 板，改為同步帶支撐導(dǎo)向輪。

2.2.2 提升空模盒移載裝置穩(wěn)定性方案

空模盒移載裝置凸輪安裝在框架的中心位置，框架四周沒有足夠的支撐點(diǎn)，容易造成變形，同時(shí)考慮到單凸輪帶動(dòng)框架運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性不高。故增加兩組凸輪，每組兩個(gè)凸輪，安裝在框架四周來帶動(dòng)框架運(yùn)行。現(xiàn)有空模盒移載裝置如圖1。

圖1 1 PE 板 2 升降凸輪

2.3 破真空系統(tǒng)方案

系統(tǒng)停止真空供給，管道內(nèi)殘余的真空會(huì)造成吸盤損傷，真空為負(fù)壓，可以在真空管路中施加正壓來消除殘余真空。設(shè)備按照工作邏輯運(yùn)行時(shí)，當(dāng)需要停止真空供給，正壓自動(dòng)進(jìn)入管路，消除殘余真空，消除完畢后自動(dòng)停止正壓供給。

2.3.1 硬件設(shè)計(jì)

設(shè)備正壓由集中供應(yīng)，從總氣路引一路氣出來，通過電磁閥接入各個(gè)真空管路內(nèi)，電磁閥的接通、關(guān)閉由系統(tǒng)程序或人工操作實(shí)現(xiàn)。

2.3.2 軟件設(shè)計(jì)

設(shè)備使用Siemens S7-1500 PLC，對(duì)應(yīng)使用TIA Portal 編程工具編寫程序。程序需在在抓箱、箱成型斷真空后，PLC 輸出信號(hào)接通電磁閥使正壓進(jìn)入管路，電磁閥接通時(shí)間不應(yīng)超過所需進(jìn)入管道正壓量時(shí)間，電磁閥也不能在未斷開真空時(shí)接通。同時(shí)在人機(jī)界面新增加破真空閥手動(dòng)操控，用于維修時(shí)進(jìn)行單閥操作。程序流程如圖2。

圖2 程序流程圖

3 方案實(shí)施

3.1 提升雙品牌裝封箱機(jī)單品牌運(yùn)行效率方案實(shí)施

3.1.1 程序設(shè)計(jì)

從下面三個(gè)方面對(duì)程序重新編寫：一是煙堆模盒從入口到出口讀碼比對(duì)的取消，二是讀碼比對(duì)報(bào)警功能的取消，三是抓箱機(jī)構(gòu)取箱模式的修改。

3.1.2 人機(jī)界面修改

在人機(jī)界面“系統(tǒng)設(shè)置”畫面增加單雙品牌模式選擇。人機(jī)界面如圖3。

圖3 單雙品牌選擇人機(jī)界面

3.2 提升空模盒移載裝置穩(wěn)定性方案實(shí)施

升級(jí)后的空模盒移載裝置采用導(dǎo)向輪以及雙凸輪組替代原PE 板和單凸輪，設(shè)計(jì)安裝如圖4 所示。

圖4 1 導(dǎo)向輪 2 雙凸輪組

3.3 破真空系統(tǒng)方案實(shí)施

3.3.1 硬件安裝

在抓箱和箱成型上、下管道處接入正壓管道，并在相應(yīng)位置安裝電磁閥來控制正壓通斷，需要破除真空提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的設(shè)備位置主要有四處：抓箱裝置、箱成型外下部吸盤、箱成型內(nèi)下部吸盤、箱成型上部吸盤。

3.3.2 軟件調(diào)試及人機(jī)界面修改

在人機(jī)界面上增加相應(yīng)的破真空閥手動(dòng)操控，如圖5 所示。

圖5 破真空閥手動(dòng)操控

4 效果驗(yàn)證

通過對(duì)YP13H 裝封箱機(jī)的4 個(gè)問題升級(jí)改造，追蹤6 個(gè)月以來設(shè)備運(yùn)行水平，由表1 以看出設(shè)備運(yùn)行效率穩(wěn)重向好。同時(shí)追蹤了裝封箱質(zhì)量，箱外觀質(zhì)量明顯提升，損壞顯著降低。

表1 YP13H 裝封箱機(jī)運(yùn)行情況

5 結(jié)論

結(jié)合實(shí)際使用情況，我們對(duì)YP13H 裝封箱機(jī)增加了單品牌模式適應(yīng)只裝封箱單一品牌，升級(jí)改造了空模盒移栽裝置保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，重新設(shè)計(jì)了膠帶供給裝置單向輸送輥保證封箱膠帶質(zhì)量，增加了破真空系統(tǒng)減少了費(fèi)用。結(jié)果表明，YP13H 型裝封箱機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性、裝封箱質(zhì)量得到較大提升，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用有效降低。