余有芳 李躍輝 馬 娜 楊紹榮

（紅塔集團(tuán)大理卷煙廠，云南 大理 671000）

779 條盒透明紙包裝機(jī)用于軟盒煙包的條盒紙包裝以及條外透明紙的包裝，煙包推入包裝輪1 完成條盒紙的包裝，再推入包裝輪2 完成條外透明紙的包裹和熱封[1]。在條煙經(jīng)包裝輪1 推送入包裝輪2 的過程中，由于煙包溫度變化、條盒紙的折疊不良故障以及條盒上膠裝置故障等一系列原因，導(dǎo)致包裝輪Ⅰ推送過來的煙條沒有完全進(jìn)入包裝輪Ⅱ，在包裝輪Ⅱ的3 點(diǎn)鐘位置發(fā)生卡堵，導(dǎo)致包裝輪Ⅱ的傳動齒輪與傳動軸之間產(chǎn)生了相對錯位，引起包裝輪Ⅱ移位故障，嚴(yán)重影響了設(shè)備的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

針對779條盒包裝機(jī)煙條未到位引起的主傳動軸移位故障，通過分析設(shè)備運(yùn)行的規(guī)律，提出杜絕未到位煙條卡堵的改造上折疊器方案，針對未到煙條不能進(jìn)入轉(zhuǎn)運(yùn)臺Ⅱ，進(jìn)而引發(fā)質(zhì)量缺陷的問題，提出自重力復(fù)位的擺桿式傳感檢測方案。

1 問題分析

包裝輪Ⅱ的模盒接收來自包裝輪Ⅰ的煙條時，由于煙條輸送不到位，未完全進(jìn)入模盒內(nèi)的情況時有發(fā)生。如圖1（左）所示，未到位的煙條在包裝輪Ⅱ內(nèi)逆時針旋轉(zhuǎn)時，上折疊器和煙條發(fā)生干涉，產(chǎn)生卡堵，導(dǎo)致上折疊器傳動軸離合器脫開，設(shè)備停機(jī)，因?yàn)樵O(shè)備運(yùn)行慣性大，不能立即停機(jī)，堵塞進(jìn)而導(dǎo)致包裝輪Ⅱ的主軸發(fā)生移位故障。

包裝輪Ⅱ移位故障發(fā)生后，會產(chǎn)生條盒透明紙散條，它有嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷[2]，必須立即停機(jī)排除故障，每次排除故障都需要打開機(jī)背面的齒輪箱蓋板，對傳動齒輪與傳動軸之間位置進(jìn)行調(diào)整，由于蓋板螺釘多達(dá)16 顆，傳動齒輪與傳動軸之間為漲緊套連接，有嚴(yán)格的放松和張緊的程序以及嚴(yán)格的張緊力要求[3]，排除故障約1.5 h，嚴(yán)重影響了設(shè)備效率。

2 技術(shù)分析

2.1 總體分析

2.1.1 杜絕卡堵

如圖1 所示，針對上折疊器2 導(dǎo)致的包裝輪Ⅱ卡堵現(xiàn)象，將原先堵煙的部分去除，并對其作倒角處理，能順利引導(dǎo)未到位的煙條。因此，當(dāng)煙條未推送到位時，包裝輪Ⅱ的3 點(diǎn)鐘位置不發(fā)生卡堵，煙條順利地往下運(yùn)動，不產(chǎn)生過載現(xiàn)象，無過載，則設(shè)備包裝輪Ⅱ的主軸不會發(fā)生移位。

此時，雖然不會產(chǎn)生卡堵設(shè)備的故障，但我們需要對該條未推送到位的煙條進(jìn)行處理。下節(jié)將講述如何杜絕該煙條進(jìn)入下級工序。

2.1.2 杜絕質(zhì)量缺陷

針對未到的煙條高出包裝輪Ⅱ的模盒，我們的思路是：在包裝輪Ⅱ的3點(diǎn)鐘位置和12點(diǎn)鐘位之間增加一套煙條到位檢測（如圖2 所示），由擺桿1 和檢測器2 等零件組成，檢測器實(shí)時檢測擺桿位置[4]。包裝輪Ⅱ內(nèi)的煙條到位時，煙條與擺桿之間有一定的間隙，煙條能通過，擺桿保持不動，設(shè)備正常運(yùn)行。當(dāng)包裝輪Ⅱ內(nèi)的煙條不到位時，煙條就會碰到擺桿，擺桿繞其支點(diǎn)擺動，檢測器檢測到擺桿位置變化，向控制器發(fā)送信號，設(shè)備立即停止運(yùn)行，由操作人員手動將未到位的煙條取出。擺桿依靠自身重力下擺，由傳感器限位，正常情況傳感器與擺桿貼合；當(dāng)未到位煙條抬高擺桿后，擺桿與傳感器脫離，控制中心接收到擺桿脫離的信號，機(jī)器運(yùn)行停止。

2.2 詳細(xì)設(shè)計

將端部的突出折疊塊去除，改為帶倒角的折疊方式。當(dāng)未到位煙條經(jīng)包裝輪Ⅱ由逆時針方向轉(zhuǎn)動時，改造后的上折疊器起到導(dǎo)向作用，避免未到位煙條與上折疊器發(fā)生干涉。

設(shè)計煙條到位檢測裝置，三維結(jié)構(gòu)如圖3 所示，由擺桿1 和檢測器4 等零件組成，其中支架5 將整套傳感檢測裝置安裝到機(jī)器上。檢測器裝置實(shí)時檢測擺桿位置。包裝輪Ⅱ內(nèi)的煙條到位時，煙條與擺桿之間有一定的間隙，煙條能通過，擺桿保持不動，設(shè)備正常運(yùn)行。當(dāng)包裝輪Ⅱ內(nèi)的煙條不到位時，煙條就會碰到擺桿，擺桿繞其支點(diǎn)擺動，檢測器檢測到擺桿位置變化，向控制器發(fā)送信號，設(shè)備立即停止運(yùn)行，防止未到位煙條中含有質(zhì)量不合格煙條。

圖1 包裝輪Ⅱ卡堵現(xiàn)象的改進(jìn)示意圖

圖2 包裝輪Ⅱ未到位煙條檢測原理示意圖

圖3 煙條到位檢測裝置

新增的檢測裝置電氣結(jié)構(gòu)原理如圖4 所示[5]。渦流式接近開關(guān)提供的檢測信號，經(jīng)過由IO 輸入輸出模塊，通過EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)通信，發(fā)送給工控電腦IPC，IPC 經(jīng)過邏輯判定后，通過EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)通信，發(fā)出電機(jī)的控制信號給主電機(jī)驅(qū)動器，主電機(jī)驅(qū)動器通過正向電流、反向電流控制主電機(jī)的啟動和急剎。

圖4 電氣結(jié)構(gòu)原理圖

通過對接近開關(guān)進(jìn)行對比，選擇了渦流式接近開關(guān)，在接近開關(guān)接入設(shè)備上，使用IO 輸入輸出模塊。分析并設(shè)計電氣原理圖，并對傳感器布線做了規(guī)范性要求。最后，對軟件部分進(jìn)行改造，利用倍福公司提供的TwinCAT 自動化集成編輯編譯軟件，按照設(shè)計的軟件流程圖，給新加入的傳感器分配地址，并入原先的控制程序。

3 效果驗(yàn)證

經(jīng)過統(tǒng)計，改造的上折疊器沒有發(fā)生未到位煙條的卡堵現(xiàn)象，包裝輪Ⅱ的主傳動軸移位現(xiàn)象未發(fā)生，設(shè)備主傳動軸無需重新校準(zhǔn)，節(jié)省了大量后蓋板開啟時間和校準(zhǔn)時間，使維修時間大大縮短。同時，煙條未到位時擺桿檢測器引起設(shè)備正常停機(jī)，沒有發(fā)生煙條到位而傳感器發(fā)出停機(jī)信號的誤停機(jī)故障。煙條未到位時擺桿檢測器引起的設(shè)備正常停機(jī)，排故過程簡單，只需要操作員打開防護(hù)門，取出未到位的煙條，然后關(guān)閉防護(hù)門，復(fù)位重啟設(shè)備。

3.1 單次故障排除時間對比

改造前每次故障發(fā)生主傳動軸移位，需由修理人員拆卸后蓋板，重新調(diào)整校準(zhǔn)主軸位置，每次維修時間約達(dá)1.5 h；而改造后，每次未到位煙條導(dǎo)致的設(shè)備故障停機(jī)，只需要操作員手動取出未到位煙條，即可復(fù)位重啟設(shè)備，每次的處理時間縮短為80 s，每次的故障維護(hù)時間縮短了95.8%。

3.2 月度故障頻次對比

改造前平均每月每臺故障頻次為1.6 次，改造后平均每臺每月故障頻次為0.75 次。故障頻次降低的主要原因并非未到位煙條減少，而是因?yàn)槲吹轿粺煑l進(jìn)入包裝輪Ⅱ后，在自身重力和傳感器壓感作用下，未到位煙條能夠順利進(jìn)入模盒，并且不引發(fā)設(shè)備停機(jī)，所以降低了故障頻次。改造前后，故障頻次降低了53%。

改進(jìn)方案設(shè)計初衷未考慮減少未到位煙條的發(fā)生，而是當(dāng)未到位煙條發(fā)生時，首先避免卡堵設(shè)備，然后安裝煙條到位檢測裝置，存在未到位煙條時，手動取出未到位煙條。意外的收獲是，改進(jìn)方案先讓未到位煙條通過后，在包裝輪Ⅱ中逆時針轉(zhuǎn)動的過程中，在自身重力和檢測擺桿的壓力作用下，克服離心力作用，煙條往包裝輪Ⅱ的模盒中運(yùn)動，有效減少了未到位煙條的數(shù)量。

4 結(jié)語

該研究解決了由于包裝輪Ⅰ推送過來的煙條沒有完全進(jìn)入包裝輪Ⅱ，在包裝輪Ⅱ的3 點(diǎn)鐘位置發(fā)生卡堵，導(dǎo)致包裝輪Ⅱ的傳動齒輪與傳動軸之間產(chǎn)生了相對錯位的移位故障，消除了包裝輪Ⅱ移位引起條盒透明紙嚴(yán)重質(zhì)量缺陷煙條（散條）的隱患。同時，避免了頻繁打開齒輪箱蓋板引起其損壞后，產(chǎn)生滲油隱患；避免反復(fù)調(diào)整傳動齒輪與傳動軸之間的位置，消除因其磨損產(chǎn)生大修的可能，提高了設(shè)備運(yùn)行的安全性。無需反復(fù)調(diào)整校準(zhǔn)移位的包裝輪Ⅱ，還可以減少設(shè)備修理時間，提高設(shè)備效率，并且減少了設(shè)備修理的工作量，降低了修理工勞動強(qiáng)度。該改造方式可以在類似的設(shè)備故障解決過程中推廣。