朱明祥 羅 健 尹立武

(紅塔集團大理卷煙廠卷包車間，云南 大理 671000)

1 項目概述

1.1 設(shè)備概況

YP13H 型裝封箱機是東方機器制造(昆明)公司研發(fā)的新一代高速雙品牌裝封箱機生產(chǎn)設(shè)備，大量自動檢測裝置、伺服控制系統(tǒng)的應用，簡化了機械結(jié)構(gòu)，屬于行業(yè)領(lǐng)先水平。我廠引進了一組該機型設(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，對設(shè)備運行效率、裝封箱質(zhì)量等進行跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)裝封箱機在運行穩(wěn)定性、可靠性以及產(chǎn)品質(zhì)量等方面可以繼續(xù)優(yōu)化和升級改造。

1.2 問題描述

YP13H 型裝封箱機對接我廠3 套軟包ZJ116-FOCKE FXS機組，承擔一半以上軟包件煙裝封箱任務(wù)。裝封箱機運行是否穩(wěn)定、裝封質(zhì)量水平高低關(guān)系到軟包機組能否順利生產(chǎn)，完成生產(chǎn)任務(wù)。目前裝封箱機存在以下問題：

1.2.1 雙品牌模式下裝封箱單品牌運行效率不高問題

YP13H 型裝封箱機設(shè)計為雙品牌裝封箱機，當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行讀碼比對，讀碼比對后在入口工位3 處，根據(jù)信息碼進行對應品牌取箱。YP13H 裝封箱機對接的軟包3 套機組為同一品牌且常年生產(chǎn)同一品牌，可以無需進行讀碼比對，但設(shè)備繼續(xù)執(zhí)行雙品牌模式，讀碼比對環(huán)節(jié)會增加設(shè)備故障次數(shù)，降低設(shè)備運行效率。

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，當模盒在同步帶輸送過程中，同步帶齒會與PE 板產(chǎn)生摩擦，造成同步帶齒過度磨損，同時增加了輸送阻力，進而增加電動滾筒能耗。

1.2.2.2 空模盒移載裝置的升降機構(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向。當滑塊和滑軌之間產(chǎn)生間隙，框架也會發(fā)生變形，在空模盒移載裝置升降機構(gòu)上升、下降過程中，當調(diào)整不及時，凸輪兩側(cè)框架會發(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，各個執(zhí)行部件按照工作邏輯運動，當停止真空供給，抓箱伺服吸盤、箱成型上吸盤和箱成型下吸盤的管道內(nèi)都會有殘余真空，導致取箱、放箱不順以及推箱傷吸盤。

2 項目設(shè)計方案

2.1 提升雙品牌裝封箱機單品牌運行效率方案

YP13H 裝封箱機出廠設(shè)計為雙品牌模式，每分鐘裝封箱8件，根據(jù)我廠生產(chǎn)實際情況，YP13H 裝封箱機對接的軟包3 套機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單品牌模式，節(jié)省讀碼比對、取箱時間，提高整機運行能力。在單品牌模式下跳過讀碼比對功能，所以只需對系統(tǒng)程序和人機界面進行升級，不需要對設(shè)備硬件進行改造。系統(tǒng)程序升級改造關(guān)鍵點：

(1)取消從入口到出口各個部位品牌的讀碼比對；

(2)取消讀碼比對報警停機；

(3)取箱改為箱成型處無箱時自動取箱。

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

兩個帶輪之間是PE 板，作為同步帶支撐，作用是防止在兩個帶輪之間下落，該連接方式加大了兩個物體間的接觸面積，增加了摩擦阻力，且摩擦阻力為滑動摩擦力。在相同條件下，滑動摩擦力大于滾動摩擦力，因此考慮將滑動摩擦改為滾動摩擦，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，容易造成變形，同時考慮到單凸輪帶動框架運動穩(wěn)定性不高。故增加兩組凸輪，每組兩個凸輪，安裝在框架四周來帶動框架運行?，F(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)殘余的真空會造成吸盤損傷，真空為負壓，可以在真空管路中施加正壓來消除殘余真空。設(shè)備按照工作邏輯運行時，當需要停止真空供給，正壓自動進入管路，消除殘余真空，消除完畢后自動停止正壓供給。

2.3.1 硬件設(shè)計

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

2.3.2 軟件設(shè)計

設(shè)備使用Siemens S7-1500 PLC，對應使用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 輸出信號接通電磁閥使正壓進入管路，電磁閥接通時間不應超過所需進入管道正壓量時間，電磁閥也不能在未斷開真空時接通。同時在人機界面新增加破真空閥手動操控，用于維修時進行單閥操作。程序流程如圖2。

圖2 程序流程圖

3 方案實施

3.1 提升雙品牌裝封箱機單品牌運行效率方案實施

3.1.1 程序設(shè)計

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

3.1.2 人機界面修改

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

圖3 單雙品牌選擇人機界面

3.2 提升空模盒移載裝置穩(wěn)定性方案實施

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

圖4 1 導向輪 2 雙凸輪組

3.3 破真空系統(tǒng)方案實施

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)試及人機界面修改

在人機界面上增加相應的破真空閥手動操控，如圖5 所示。

圖5 破真空閥手動操控

4 效果驗證

通過對YP13H 裝封箱機的4 個問題升級改造，追蹤6 個月以來設(shè)備運行水平，由表1 以看出設(shè)備運行效率穩(wěn)重向好。同時追蹤了裝封箱質(zhì)量，箱外觀質(zhì)量明顯提升，損壞顯著降低。

表1 YP13H 裝封箱機運行情況

5 結(jié)論

結(jié)合實際使用情況，我們對YP13H 裝封箱機增加了單品牌模式適應只裝封箱單一品牌，升級改造了空模盒移栽裝置保證設(shè)備穩(wěn)定運行，重新設(shè)計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)減少了費用。結(jié)果表明，YP13H 型裝封箱機運行穩(wěn)定性、裝封箱質(zhì)量得到較大提升，設(shè)備維護費用有效降低。