卓偉河

（廈門(mén)煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，福建 廈門(mén) 361026）

PROTOS-M8 高速卷煙機(jī)是由德國(guó)虹霓（HAUNI）公司設(shè)計(jì)制造的集機(jī)、電、氣、液、光于一體，高產(chǎn)品質(zhì)量、高生產(chǎn)率、高可靠性的濾嘴卷煙自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，其生產(chǎn)能力為20000 支/min,具有當(dāng)前國(guó)際最先進(jìn)的水平。卷接機(jī)煙支輸送系統(tǒng)是卷接機(jī)組的重要組成部分，被廣泛運(yùn)用于卷煙機(jī)當(dāng)中，其主要包括煙支輸送裝置（行業(yè)內(nèi)稱(chēng)“蜘蛛手機(jī)構(gòu)”）、傳煙導(dǎo)軌和傳煙負(fù)壓系統(tǒng)等組成。

一、煙支輸送裝置介紹

煙支輸送裝置作為煙支輸送系統(tǒng)的一重要部分，其主要作用是將煙支切割系統(tǒng)輸送來(lái)的雙倍長(zhǎng)度的煙支平穩(wěn)傳送到接裝機(jī)的接煙輪上[1]。PROTOS-M8 蜘蛛手傳送裝置獨(dú)特之處是采用強(qiáng)制潤(rùn)滑形式，且根據(jù)生產(chǎn)速度要求，采用雙通道傳送臂，安裝在傳送臂上的雙吸爪（9 對(duì)）通過(guò)負(fù)壓接收雙倍長(zhǎng)煙支并將其傳遞至接收鼓輪。

（一）結(jié)構(gòu)分析

如圖1，蜘蛛手傳送裝置由機(jī)架20、透氣塞11、同步帶輪19、防塵圈18、后端蓋12、輪體1、前端蓋2、主軸15、傳送臂3、吸爪5、吸風(fēng)配氣塊、吹氣配氣塊等組成。同步帶輪安裝在蜘蛛手傳動(dòng)箱輪體的后端蓋上，由電機(jī)M19S通過(guò)同步齒形帶驅(qū)動(dòng)。主軸以及安裝在其上的中心齒輪4 固定不動(dòng)，供油管17 安裝于主軸內(nèi)部，鎖緊塊16將回油管13 緊固在主軸上。輪體內(nèi)裝有九個(gè)行星齒輪6，蜘蛛手傳動(dòng)箱旋轉(zhuǎn)時(shí)行星齒輪繞著中心齒輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)傳送臂旋轉(zhuǎn)。傳送臂固定在手臂齒輪10 上，由齒形軸8、過(guò)渡輪9 及齒輪軸7 組成，齒形軸固定在蜘蛛手傳動(dòng)箱上，齒輪軸通過(guò)過(guò)渡齒輪繞著齒形軸旋轉(zhuǎn)。吸爪安裝在齒輪軸上，隨傳送臂運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)雙倍長(zhǎng)煙支的平行輸送。

（二）油路分析

如圖1，主軸15、輪體1、進(jìn)油管17 及回油管14 組成一個(gè)潤(rùn)滑回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)蜘蛛手傳動(dòng)箱的潤(rùn)滑。當(dāng)機(jī)器轉(zhuǎn)速達(dá)到2000 支/分鐘以上時(shí)，潤(rùn)滑油從中央循環(huán)主油箱中流出，經(jīng)供油管路進(jìn)入到蜘蛛手傳動(dòng)箱的前部腔體，對(duì)前部腔體內(nèi)的行星輪系即中心齒輪、9 個(gè)過(guò)渡齒輪和9 個(gè)手臂齒輪進(jìn)行潤(rùn)滑并同時(shí)潤(rùn)滑軸承1（連接手臂齒輪與輪體的深溝球軸承）；當(dāng)油液到達(dá)一定高度時(shí)，潤(rùn)滑油從手臂齒輪側(cè)面的油孔進(jìn)入，對(duì)軸承2（連接齒形軸與手臂齒輪的一對(duì)角接觸球軸承和一個(gè)滾針軸承）進(jìn)行潤(rùn)滑；前腔內(nèi)的潤(rùn)滑油經(jīng)箱體內(nèi)的油孔流向后部腔體，由于箱體高速運(yùn)轉(zhuǎn)，后腔內(nèi)的油經(jīng)回油管流入主軸，一部分油流向主軸后端，通過(guò)回油管道流回中央主油箱，另一部分則流向主軸前端，從主軸側(cè)孔中流出；從側(cè)孔流出的部分油經(jīng)過(guò)端蓋的油槽對(duì)軸承3（連接主軸與輪體的一對(duì)角接觸球軸承）進(jìn)行潤(rùn)滑，另一部分則通過(guò)輪體上的斜孔流向軸承4（過(guò)渡輪內(nèi)的角接觸軸承），此兩路油最終均流入輪體前腔進(jìn)行循環(huán)潤(rùn)滑，如圖2 所示。

（三）氣路分析

如圖3，吸風(fēng)配氣閥，吹氣配氣閥、輪體、齒形軸、手臂、齒輪軸及吸爪共同組成了蜘蛛手裝置的配氣通道。SE 真空風(fēng)機(jī)M18S 提供抽吸空氣，從圖中箭頭所示，當(dāng)蜘蛛手傳動(dòng)箱箱體側(cè)孔轉(zhuǎn)至吸風(fēng)配氣位置時(shí)，負(fù)壓吸風(fēng)從孔中進(jìn)入到達(dá)吸爪前端，通過(guò)負(fù)壓接收雙倍長(zhǎng)煙條段；當(dāng)側(cè)孔轉(zhuǎn)至吹氣配氣塊時(shí)，壓縮空氣從孔中進(jìn)入配氣通道對(duì)吸爪進(jìn)行吹凈清潔。

二、PRO/E 三維建模及分析計(jì)算

（一）模型建立簡(jiǎn)化

如圖4，運(yùn)用三維軟件PRO/E 對(duì)蜘蛛手進(jìn)行建模，為方便觀(guān)察軌跡將模型簡(jiǎn)化，將9 組吸爪簡(jiǎn)化為一組。中心齒輪安裝在主軸上固定不動(dòng)，齒形軸固定在輪體上不動(dòng)，固三者均采用剛性裝配；行星齒輪、手臂齒輪、手臂內(nèi)過(guò)渡齒輪及齒輪軸都有自轉(zhuǎn)，固采用銷(xiāo)釘連接，吸爪與齒輪軸固聯(lián)一起。將蜘蛛手輪體與手臂隱藏，蜘蛛手傳動(dòng)箱固定在帶輪上跟隨同步帶輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，固在模型中將電機(jī)直接加載于輪體上進(jìn)行仿真運(yùn)動(dòng)。

（二）工作原理及軌跡分析

將模型在PRO/E 軟件中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，可得軌跡如圖5：機(jī)器運(yùn)行時(shí)，蜘蛛手傳動(dòng)箱順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)（軌跡1）；蜘蛛手傳送裝置內(nèi)部的齒輪系為周轉(zhuǎn)輪系：中心齒輪與行星輪、手臂齒輪組成第一行星輪系；齒形軸、過(guò)渡輪、齒輪軸共同組成第二行星輪系。在第一行星輪系中，中心齒輪安裝在主軸上固定不動(dòng)，九個(gè)行星輪在繞自身回轉(zhuǎn)中心順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)跟隨蜘蛛手傳動(dòng)箱繞中心輪順時(shí)針公轉(zhuǎn)（軌跡2）；九個(gè)手臂齒輪與行星輪嚙合，繞自身回轉(zhuǎn)中心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)隨傳動(dòng)箱繞中心輪順時(shí)針公轉(zhuǎn)（軌跡3）。在第二行星輪系中，齒形軸固定在傳動(dòng)箱上無(wú)自轉(zhuǎn)，僅隨傳動(dòng)箱繞中心輪順時(shí)針公轉(zhuǎn)，傳送臂固定在手臂齒輪上，與手臂齒輪一起做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在帶動(dòng)傳送臂內(nèi)過(guò)渡輪繞齒形軸進(jìn)行逆時(shí)針公轉(zhuǎn)（軌跡4）的同時(shí)，也使過(guò)渡輪繞自身回轉(zhuǎn)中心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；通過(guò)傳動(dòng)比的保證，齒輪軸與過(guò)渡輪嚙合過(guò)程中隨傳送臂繞齒形軸逆時(shí)針公轉(zhuǎn)（軌跡5），但不產(chǎn)生自轉(zhuǎn)。吸爪固定在齒輪軸上，隨齒輪軸做軌跡為橢圓的平動(dòng)（軌跡6）。

（三）交、接煙速度計(jì)算

PROTOS-M8 煙支最大生產(chǎn)能力為20000 支/分鐘，蜘蛛手吸爪個(gè)數(shù)為9 個(gè)，中心齒輪到手臂的距離為R=168mm，手臂到吸爪的距離為r=76mm（測(cè)繪尺寸），接煙輪槽數(shù)為36 個(gè)（18 個(gè)固定槽，18 個(gè)活動(dòng)槽），周節(jié)為8.5π,假定煙支長(zhǎng)度為70mm，則有：

從計(jì)算中可知，當(dāng)PROTOS-M8 卷煙機(jī)的生產(chǎn)速度到達(dá)20000 支/分鐘時(shí)，煙條的速度較高，蜘蛛手在提取煙條及交接煙條到接煙輪的過(guò)程需要與煙條及接煙輪進(jìn)行緊密精確的配合。只有通過(guò)兩個(gè)行星輪系的精確傳動(dòng)才能保證交接煙的順利進(jìn)行。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析得出，蜘蛛手裝置零部件多，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，安裝、調(diào)試需較長(zhǎng)時(shí)間；裝置內(nèi)部齒輪、軸承需用循環(huán)油進(jìn)行潤(rùn)滑，對(duì)裝置的密封性要求較高，有時(shí)易出現(xiàn)漏油現(xiàn)象；但是蜘蛛手機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)緊湊，由一個(gè)復(fù)合輪系帶動(dòng)吸爪在整個(gè)輸送過(guò)程中作一橢圓軌跡的平動(dòng)，在交接煙過(guò)程中能自然實(shí)現(xiàn)煙支的加速、減速過(guò)程，煙支輸送平穩(wěn)、柔和，輸送能力高，能滿(mǎn)足當(dāng)今卷煙機(jī)高速生產(chǎn)的要求。