張 彬

(重慶煙草工業(yè)有限責任公司涪陵卷煙廠,重慶 408000)

YP11.81型橫向收集機提升裝置的改進應用

張 彬

(重慶煙草工業(yè)有限責任公司涪陵卷煙廠,重慶 408000)

橫向收集機卡煙十分嚴重,條煙卡壞后造成了大量的原輔材料消耗,增加了生產(chǎn)成本。為此對橫向收集機提升裝置進行了重大改進,通過引入條煙到位提升工作原理,設計了提升器控制凸輪、凸輪連桿機構、電磁鐵離合機構和氣缸驅(qū)動提升機構,并將提升器行程改為 65mm,改進了電控系統(tǒng)。通過一系列的創(chuàng)新和改進,優(yōu)化了該設備的原理和結構。改造后,卡煙現(xiàn)象大為減少,節(jié)約了大量原輔材料,降低了生產(chǎn)成本,取得了較好經(jīng)濟效益。

條煙;橫向收集機;卡煙;提升器;氣缸驅(qū)動

1 前言

本廠的自動裝封箱機是 YP11型裝封箱機,生產(chǎn)能力 4箱/m in,該設備具有結構簡單、運行穩(wěn)定、自動化程度高等優(yōu)點,在卷煙行業(yè)得到廣泛應用。YP11由 6道輸入裝置、YP11.81型橫向收集機和裝封箱機三大部分組成,分別完成條煙輸入、橫向轉(zhuǎn)換和裝封箱三大工藝任務。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn) YP11. 81型橫向收集機卡煙現(xiàn)象特別嚴重,據(jù)統(tǒng)計在改進前本廠三臺橫向收集機共卡壞條煙 8029條,造成大量的原輔料消耗,增大了生產(chǎn)成本。

2 存在的問題

2.1 條煙延時提升工作原理存在缺陷

如圖 1,當條煙進入橫向收集機提升通道時,檢測器檢測到條煙,在電氣系統(tǒng)控制下,經(jīng)延時,離合器閉合,提升器受主傳動凸輪控制下降到低位 (如圖 1 b所示),條煙開始進入提升器內(nèi),提升器在低位停留一段時間后向上提升,提升到高位后活動導軌 2向內(nèi)運動并將條煙托住,條煙被橫向推進器推入下游輸送帶,同時離合器脫開,提升器脫離主傳動系統(tǒng),停留在最高位置,等待下次工作,當檢測器檢測到有條煙進入提升通道時,提升器再次下降提升條煙[1]。

圖 1 條煙延時提升原理圖1-提升器 2-活動導軌 3-條煙4-檢測器 5-定位板

提升器下降到低位后,條煙開始進入提升器,提升器在低位停留的時間受凸輪控制,在這段時間內(nèi)條煙如不能到達定位板 5處,提升器受凸輪控制仍將提升,未到位的條煙向上提升時撞在活動導軌 2上,從而產(chǎn)生卡煙故障。由于影響條煙不能及時到位的因素眾多,橫向收集機卡煙現(xiàn)象十分頻繁。根據(jù)對卡壞的條煙進行分析,其中85%的卡壞條煙是由于條煙運行不到位引起的,因此,條煙延時提升工作原理存在著重大缺陷。

2.2 條煙在提升過程中變位

如圖1(b),條煙的高度是48.5mm,橫向收集機的提升行程卻為 110mm,提升器行程遠遠大于條煙的高度。行程較長,使提升器運行速度較快,并產(chǎn)生較大振動,導致條煙在提升中變位,并產(chǎn)生卡煙故障。

3 改進方法

由于橫向收集機提升裝置工作原理存在著重大缺陷,因此必須對橫向收集機提升裝置工作原理進行改進,引入更加科學、合理的工作原理,并對橫向收集機提升裝置相關機構進行重新改進。

3.1 引入條煙到位提升工作原理

到位提升工作原理是指條煙到達指定位置并被檢測確認到位后提升器才將條煙提升,其原理如圖 2所示。當條煙到達定位板 2,檢測器 1檢測到條煙后,在系統(tǒng)控制下電磁鐵得電打開,提升器 3在主傳動凸輪機構控制下將條煙提升到高位,活動導軌 4將煙托住,然后提升器回到低位,條煙開始進入提升器,如在相應的時間內(nèi)條煙不能達到定位板,則電磁鐵失電使提升器脫開主傳動系統(tǒng)并繼續(xù)位于低位,條煙能繼續(xù)進入提升器內(nèi)。當檢測器 1再次檢測到條煙時,電磁鐵得電提升器再次提升條煙。

圖 2 條煙到位提升原理1-檢測器 2-定位板 3-提升器4-活動導軌 5-條煙

條煙到位提升工作原理實現(xiàn)了條煙到位后才將條煙提升,解決了延時提升中存在的條煙未到位提升產(chǎn)生的卡煙問題,其原理更加科學、合理。

3.2 設計提升器運動曲線

在到位提升的工作原理下,提升器的運動軌跡曲線必須重新設計,曲線應滿足以下要求:①提升器停留在低位的時間應充足,在上游條煙供應充足時能連續(xù)提升;②提升器上升速度應平穩(wěn),條煙在提升過程中應緊貼提升器。③條煙被提升到高位時,速度應降為零,以避免向上竄動撞擊導軌。

根據(jù)以上三條要求,設計了提升器運動曲線,見圖 3。提升器主傳動凸輪在主電機減速機構的帶動下連續(xù)旋轉(zhuǎn),凸輪旋轉(zhuǎn)一周為 360°。在 0～170°,提升器位于低位,條煙能有較充裕的時間進入提升器;在 170°時,到位檢測器檢測條煙,當檢測到條煙到位后,電磁鐵得電,提升器在主傳動帶動下開始上升,運行 101°15′后,在 281°15′時上升到最高位置,同時活動導軌將條煙托住,提升器然后開始下降,在 360°時提升器到達低位,然后開始下一個循環(huán)。

圖 3 提升器提升軌跡曲線

在 170°時到位檢測器未能檢測到條煙,則電磁鐵失電使提升器與主傳動脫開,提升器在 170°到 360°期間仍停留在低位,條煙在這段時間內(nèi)也可以進入提升器。在下一循環(huán)如果檢測到條煙到位后,提升器就開始提升,否則,提升器仍位于低位,等待條煙進入。

3.3 改進提升器凸輪機構

3.3.1 設計凸輪

根據(jù)提升器的運動曲線,設計了相應的控制凸輪,見圖 4。凸輪的上升和下降曲線決定著提升器的上升速度和下降速度,為使條煙能平穩(wěn)上升,凸輪的上升曲線采用了先加速、均速、再減速的運行曲線,使提升器內(nèi)的條煙在上升過程中運行平穩(wěn),運行到高位時速度減為零[2]。

圖4 凸輪示意圖

3.3.2 改進提升器凸輪連桿機構

凸輪連桿機構見圖 5,凸輪 5旋轉(zhuǎn)帶動連桿 6和擺臂7擺動。擺桿10上的離合塊8位于擺臂7的下方,當提升器與主傳動脫開時,提升器在最低位,離合塊 8也在最低位置,擺臂 7在凸輪 5控制下做在離合塊 8的上方往復(空)擺動。

圖 5 提升器主傳動機構示意圖1-定位板 2-到位檢測器 3-條煙 4-提升器5-凸輪 6-連桿 7-擺臂 8-離合塊 9-拉簧10-擺桿 11-離合擺桿 12-電磁鐵 13-鍥形塊14-限位塊 15-氣缸

在提升器與主傳動連接后,凸輪旋轉(zhuǎn)進入上升曲線,擺臂 7逆時針擺動,提升器在氣缸 15的驅(qū)動下通過擺桿 10上的離合塊 8緊緊壓在擺臂7上,使提升器的上升軌跡受凸輪控制。凸輪運行到高位后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)進入下降曲線,擺臂 7順時針擺動,并通過離合塊 8帶動擺桿 10做順時針擺動,并驅(qū)動提升器 4向下運行。

3.3.3 改進電磁鐵離合機構

如圖 5所示,改進后的鍥形塊 13位于限位塊14的上方,并壓住限位塊 14使提升器位于低位。當?shù)轿粰z測器檢測到條煙后,電磁鐵得電,驅(qū)動離合擺桿 11順時針擺動,并帶動鍥形塊 13向右運動,與提升器上限位塊 14脫開,提升器因而可以與主傳動連接,并受主傳動系統(tǒng)控制。

如未檢測到條煙,則電磁鐵失電,在彈簧的拉動下離合擺桿 11逆時針擺動并帶動鍥形塊 13向左運動,與限位塊 14扣合,限位塊將提升器即限制在低位,將提升器與主傳動脫開。

3.3.4 增設提升氣缸驅(qū)動提升器

如圖 5所示,增設的氣缸 15的下端一直接通壓縮空氣并產(chǎn)生向上的推力,當提升器與主傳動連接后,氣缸驅(qū)動提升器 4使其通過離合塊 8緊緊壓在擺臂 7上,在提升器開始回程時,擺臂 7壓住離合塊 8并克服氣缸推力將提升器送回低位,因此,提升器上升和下降過程中其運行軌跡和運動速度始終受凸輪曲線控制[3]。

3.4 提升器行程改為 65mm

根據(jù)以下公式計算提升器提升行程:

式中 H——提升器行程

h——條煙高度,h=48.5mm

h1——提升器低于條煙下表面的距離,以減少條煙進入時的阻力,一般取 h1=5mm h2——活動導軌高于條煙上表面的距離,以使條煙順利進入提升位置,取 h2=5mm

h3——活動導軌厚度,實測 h3=6mm

根據(jù)以上公式,計算出 H=48.5+5+5+6= 64.5mm,取整數(shù)后H=65mm,即條煙提升器的行程為 65mm就能滿足要求。確定行程后,在對凸輪連桿、活動導軌連桿和推煙鏈條機構安裝座做了相應的改進后,使條煙提升器的行程由 110mm降為65mm。行程縮短后提升器提升下降過程平均運行速度下降了 41%,條煙在提升過程中運行更加平穩(wěn),解決了條煙提升過程中的晃動、變位現(xiàn)象。

3.5 改進橫向收集機電控系統(tǒng)

提升器工作原理改進后,為滿足到位提升工作原理,必須對橫向收集機電控系統(tǒng)做相應的改進。首先在每道位定位板上增設到位檢測器,用于檢測條煙是否到位;其次增設凸輪相位檢測器,用于檢測凸輪相位;第三改進 PLC控制程序,PLC通過到位檢測器和凸輪相位檢測器輸入的信號,控制電磁鐵得電或失電,以控制提升器與主傳動的離合。

4 改進效果

通過創(chuàng)新和改進,優(yōu)化了 YP11.81型橫向收集機設備的原理和結構,改造后的設備運行穩(wěn)定、可靠,卡煙現(xiàn)象大為減少,據(jù)統(tǒng)計 3臺橫向收集機平均每年卡壞條煙僅為 92條,同比每年可減少卡壞條煙 7937條,減少了大量的原輔材料消耗,降低了生產(chǎn)成本,取得了較好的經(jīng)濟效益。

[1]青島煙草機械廠.YP11使用說明書[Z].2001.

[2]濮良貴.機械設計 (第五版)[M].北京:高等教育出版社,1991.

[3]FESTO公司.FESTO氣動產(chǎn)品樣本 (第 28版)[Z]. 2002.

The Advance of YP11.81 E leva tor abou t Str ip C igarette Co llecting D ev ice

ZHANG B in
(Fuling Cigarette Factory of Chongqing Tobacco Industry Co.L td.,Chongqing 408000,China)

The strip cigarette collecting device often got stuck and lead towaste lotsof raw m aterials.To be low er the costof p roduction,itm ustbe im p roved it.A cco rding to the operating p rincip le ofw hich elevato r, it designed a system of ideas that lifting control cam,cam connecting rod,electrom agnet c luth and cylinder drive.M eanwhile,itmodified the route to 65mm and advanced the electric control system.A fter those p romotions,the amountof stuck package have dim inished and the consump tion of raw m aterialshave reduced greatly aswellas broughteconom ic benefits for factory.

packing cigarette;strip cigarette co llecting device;stucking;elevator;cylinder drive

2010-08-24;

2010-09-01

張彬(1973-),男,工程師,主要從事設備管理、設備技術改造工作。通訊地址:408000重慶市涪陵區(qū)烏江路 17號重慶煙草工業(yè)有限責任公司涪陵卷煙廠,E-m ail:m yjing009@126.com。

TB486.1

A

1005-1295(2010)06-0067-04

do i:10.3969/j.issn.1005-1295.2010.06.016