卷包聯接煙支輸送設備輔助裝置研制

袁利強，韓薇，陳曦

（廣西中煙工業有限責任公司，南寧 530001）

1 引言

在生產實踐中，現有的卷包輔聯設備（如YF13/YF17），在更換卷煙牌號時或煙支首次傳過來進入下煙通道時，必須人工托扶。由于煙道在高處，因而作業人員必須爬上機臺，既需細心托煙，還需小心踩空，完成煙支逐漸下落到煙庫。每次不僅要踩踏設備前臺，且有安全隱患。本文結合原設備的結構、性能、特點、整體布局，研制開發一種卷包聯接煙支輸送設備輔助裝置，用來自動托煙代替人工托扶，消除安全隱患，降低勞動強度，提高工作效率和可靠性，使卷煙生產流程更加自動化。

2 方案原理分析

設計思路主要考慮以下幾方面的問題：（1）本廠平均每周清空煙機下煙通道2 到3 次（更換卷煙牌號或月末放假后次月首次上班），每次人工托扶，耗費人力和時間，而且煙支容易亂造成浪費。（2）每次開機的時候，如果卷接機組工作不順利，工人需要站在高位作業的時間延長，又無保護措施，存在安全隱患。（3）根據包裝機的空間結構，在下煙道處安裝0.4m×1.5m的自動托煙裝置有足夠大的空間。（4）自動托煙裝置的電源由220V 直接提供，總功率約35W，不給煙機電源增加負擔。

根據設備情況，擬在下煙通道中設置一個托板8（圖1），托板固定在托架5 上。托架5 是安裝在直線滑塊機構上；由其帶動托板做上下運動。托板上下運動位置由位置傳感器感知。

托板上下運動機構如圖1 所示，用以帶動托板上下準確平穩運動的導軌和電機部件，該部件位于機器的左側，上部不增加設備的寬度；下部與上部平齊，增加寬度不多。整體上與主機協調；對原機使用及外觀都無影響。

圖1 托板上下運動機構

圖2 托板左右運動機構

托板左右運動機構如圖2 所示，托板在不同階段在下煙道中所處位置不同。托煙時處于通道中，完成托煙過程，托板被收起，能使煙支順暢通過。根據命令托板左右運動機構使托板處于正確的位置。該機構位于下煙通道的后擋板左后側，托板從后擋板和左擋板的狹縫延伸到通道中的。該方式對煙支流無不良影響。

托板寬度伺服機構如圖3 所示，根據托板所處上下位置點下煙通道的寬度，托板寬度伺服機構跟隨其寬度的變化，以期煙支被托住而不會脫落。寬度變化由內置直線機構位置伺服系統完成，寬度指令有控制系統給出。

圖3 托板寬度伺服機構

電氣控制部件如圖4 所示，用于協調及控制整個系統按預定的功能進行，主要有五部分組成：①主控板，單片機微處理系統，控制協調整個系統工作；②綜合功能板，輔助完成舌板位置伺服控制和其他一些功能；③直線機構電機驅動模件，驅動舌板直線機構電機；④托板X 軸運動電機驅動模件，驅動托板X 軸運動電機；⑤托板Y 軸運動電機驅動模件，驅動托板Y 軸運動電機。

圖4 電氣控制部件

圖5 控制面板

控制面板如圖5所示，用于人機交互，控制指令。

3 工作過程描述

平時托板被收起在下煙通道左側（見圖6），當需要托煙下來時，將手動/自動開關置于自動位置，并點按“預備”開關。

托板左右運動機構將托板從左側移動至通道中，然后被提升到上端預定位置（見圖7），然后舌板伸出并與通道寬度匹配，進入等待煙支流到來。

圖6 托煙前狀態

圖7 預備等待狀態

當煙支流達到一定高度，勺型傳感器感知到后，指令托架帶動托板下降（圖8）。在下降過程中，位置傳感器不斷感知托板所在位置，并把該處的通道寬度命令送給托板寬度伺服控制器，使托板保持與通道相匹配，保證煙支不會散落下去。

隨著煙支不斷被輸送過來，勺型傳感器高度達到預定高度，托板就不斷地下降，直至到達下端預定點（見圖9）。

圖8 托煙下降狀態

圖9 托板到達預定點

達到預定點后，等待機臺人員到來。機臺人員在需要時按下“歸位”按鈕，并人工接著煙支。此時托板開始向左運動，直至托板右側面和下煙通道左側面平齊。完成整個托煙過程（見圖10）。

4 操作方法

4.1 操作過程

（1）下煙過程：當系統接到下煙過程命令后，電氣控制首先通過位置傳感器判斷托板所處的（上下）位置；根據該位置找出該點下煙通道的寬度，控制托板寬度位置伺服，使托板寬度與之相匹配。當選擇自動時，電氣控制根據煙堆傳感器信號使托板下移或停止，托板下降的速度可調。當選擇手動時，由人工按動控制按鈕控制啟停。托板下降的速度可調，在托板到達底部預定的點后，會按照指令將托板收起。下煙過程就是從下煙命令起始點到托板到達預定點的這段過程。

（2）預備過程：預備過程必須在下煙通道內無煙支的情況下選擇，否則有可能會損壞機構。當控制電路接到預備命令后，控制電路首先使托板寬度縮至最小，同時使托板處于機構的最右端。此時托板位于下煙通道內，然后被提升至上端的預定點；到達預定點后托板寬度會變化到與此點的下煙道跨度相匹配，并觸發下煙過程。

（3）歸位過程：托板到達預定點后停止在該位置，等待擋車工指令。當接到歸位命令后，將托板收回到預定位置。

圖10 托煙完成，托板收起

4.2 操作設置

該裝置上有操作面板，面板上有相應的開關。

（1）“手動/自動”選擇開關。該開關選擇“手動”、“自動”功能。

（2）“下煙/歸位”帶指示燈命令開關。當要想啟動下煙過程時，按下此開關。自動時下煙過程被自動執行，手動時只有當開關被按下時才有效。當下煙過程完成后，再按該按鈕啟動歸位過程。

（3）“預備”帶指示燈命令開關。當要想啟動預備過程時，按下此開關。自動時預備過程被自動執行，手動時只有當開關被按下時才有效。

（4）“急停”命令開關。當自動時，可使托板上下運動停止。

（5）裝置電源開關。運行時打開，不運行時把其關閉。

5 結語

該自動托煙裝置在柳州煙廠安裝好后，我們在7000支/min 速度下各進行了200 次測試，自動托煙裝置成功率為100%。消除了安全隱患，降低了勞動強度，減少了因煙支亂造成的原輔材料浪費。

本文以保障安全生產、增加可靠度等要求作為指導思路，建立了包裝機下煙道自動托煙的設計模型。本設計伺服電機精確控制，同步輪同步帶高精度定位，投資相對較低。通過將近一年的運行，效果良好，有效地解決了包裝機下煙道托煙安全生產的問題，此設計可推廣應用到多數卷煙廠。

［1］聞邦椿.機械設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，2010.

［2］張莉松，胡祐德，徐立新.伺服系統原理與設計［M］.北京：北京理工大學出版社，2008.

［3］王建華.電氣工程師手冊［M］.北京：機械工業出版社，2008.