單道離合條煙輸送線動(dòng)力柔性控制裝置與應(yīng)用

劉振亞 張 楠 譚鵬飛韓偉中 邱建雄

（1.新鄭卷煙廠 河南新鄭 2.傲派自動(dòng)化設(shè)備有限公司 廣州3.深圳煙草工業(yè)有限責(zé)任公司 廣東深圳 4.浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司杭州煙廠 杭州）

一、概述

隨著卷煙生產(chǎn)日益自動(dòng)化，條煙輸送系統(tǒng)在各卷煙廠已經(jīng)成為生產(chǎn)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置，其輸送通道基本都是采用可轉(zhuǎn)彎高分子工程塑料鏈帶，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置采用單電機(jī)連接一條長(zhǎng)軸剛性帶動(dòng)多個(gè)鏈輪，拖動(dòng)多條輸送通道（圖1、圖2）。

圖1 動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)

圖2 控制原理

可轉(zhuǎn)彎高分子工程塑料鏈帶因其材料特性，所能承受的額定拉力一般在400～500 kg，極限拉力一般不超過(guò)800 kg，且不能承受較大的沖擊負(fù)載，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電機(jī)需要安裝變頻調(diào)速裝置或軟啟動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)輸送鏈帶軟啟動(dòng)以及軟停車。

單電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)多條輸送通道，雖然設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占用空間小；動(dòng)力源少，維護(hù)方便；控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，節(jié)省投資，但同時(shí)有如下問(wèn)題：①由于可轉(zhuǎn)彎高分子工程塑料鏈帶需要軟啟動(dòng)和停止，單電機(jī)剛性動(dòng)力裝置不能實(shí)現(xiàn)每組輸送線中任一單道輸送線的自動(dòng)啟動(dòng)、停止，且必須在整組輸送線停機(jī)后進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置才可以離合某條單道輸送線；②當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生故障或者其他原因需要停止其中某條輸送線通道時(shí)，必須整組輸送線一同停機(jī)，再手動(dòng)操作分離需要停止運(yùn)行通道的離合器，然后才能重新由慢到快地啟動(dòng)輸送系統(tǒng)；③某一輸送線出現(xiàn)問(wèn)題可能導(dǎo)致故障被擴(kuò)大化，影響到其他輸送通道正常運(yùn)行，打亂正常生產(chǎn)秩序，同時(shí)增加維修難度，維修效率降低。

卷煙企業(yè)訂單化生產(chǎn)系統(tǒng)越來(lái)越嚴(yán)謹(jǐn)，生產(chǎn)秩序被打亂非常不利于企業(yè)生產(chǎn)的計(jì)劃和安排。因此，設(shè)計(jì)一種既有單電機(jī)剛性驅(qū)動(dòng)多線輸送通道的優(yōu)點(diǎn)，又可實(shí)現(xiàn)每組輸送線中任一單道輸送線的獨(dú)立自動(dòng)柔性啟動(dòng)、停止的裝置，是非常必要的。

二、單道離合條煙輸送線動(dòng)力柔性控制裝置

1.設(shè)計(jì)目的

（1）實(shí)現(xiàn)多線條煙輸送線中單通道自動(dòng)離合，且離合過(guò)程能夠滿足工程塑料鏈帶、鏈板柔性啟動(dòng)和柔性停車的要求。

（2）可以保證系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)故障運(yùn)行，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)零件。

（3）可以直接替換現(xiàn)有的輸送線單電機(jī)多線動(dòng)力裝置，便于改造及布局。

2.構(gòu)成

該裝置主要由6個(gè)部件構(gòu)成（圖3）：①機(jī)架，用以支撐和安裝電機(jī)、傳動(dòng)軸、導(dǎo)輪軸、護(hù)罩、護(hù)板及吊裝碼、輸送線的連接；②動(dòng)力，包括主電機(jī)與從電機(jī)；③主動(dòng)輪軸，主動(dòng)鏈輪帶動(dòng)輸送鏈帶作輸送運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)鏈輪、滾子鏈輪與電磁離合器組裝，起離合作用；④從動(dòng)軸，軸上的滾子鏈輪與主動(dòng)軸連動(dòng)，滾子鏈輪與電磁離合器組裝，起離合作用；⑤導(dǎo)輪，實(shí)現(xiàn)輸送鏈帶的導(dǎo)向；⑥底板護(hù)板，防止物體脫落、掉下和防塵，同時(shí)起人行通道安全防護(hù)作用。

圖3 新式動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)

3.控制原理

單道離合條煙輸送線動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)主電機(jī)、輔助電機(jī)和離合器之間的傳動(dòng)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)多線鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)中單一輸送線的啟停（圖4）。

圖4 新式動(dòng)力頭控制原理

（1）輸送系統(tǒng)需要正常啟動(dòng)時(shí)，主離合器接合、輔助離合器斷開(kāi)，主電機(jī)以正常運(yùn)行速度啟動(dòng)，通過(guò)變頻器控制帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置控制的所有輸送通道緩慢啟動(dòng)，這時(shí)設(shè)備投入正常運(yùn)行。

（2）當(dāng)輸送線正常工作后，若要停止其中某條單一或多道輸送線時(shí)，輔助電機(jī)在變頻控制下快速啟動(dòng)，當(dāng)輔助電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到與主電機(jī)轉(zhuǎn)速一致時(shí)，對(duì)應(yīng)通道的主離合器斷開(kāi)、輔助離合器結(jié)合，通過(guò)輔助電機(jī)緩慢減速實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的輸送線停止，其余輸送線由主電機(jī)帶動(dòng)繼續(xù)運(yùn)行。

（3）系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)若要啟動(dòng)原本停止的任一輸送線，只需對(duì)應(yīng)輸送通道的輔助離合器結(jié)合，隨后輔助電機(jī)緩慢啟動(dòng)，當(dāng)主電機(jī)和輔助電機(jī)轉(zhuǎn)速相同時(shí)，主離合器開(kāi)始結(jié)合，輔助離合器開(kāi)始脫離，完成某一輸送線啟動(dòng)工作。

（4）輸送線的啟、停操作通過(guò)在每個(gè)動(dòng)力頭位置的PLC控制柜進(jìn)行自動(dòng)控制，并通過(guò)PLC的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，可以通過(guò)遙控實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。

三、應(yīng)用及效果

（1）通過(guò)主電機(jī)、輔助電機(jī)和離合器的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多條同時(shí)運(yùn)行的輸送帶中任意一條實(shí)現(xiàn)單道離合，柔性控制啟動(dòng)或停止，避免離合控制時(shí)對(duì)輸送鏈帶的剛性沖擊。離合器動(dòng)作時(shí)，主動(dòng)盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)間相對(duì)轉(zhuǎn)速均為零轉(zhuǎn)差動(dòng)作，有效地避免了離合過(guò)程對(duì)離合器本體的沖擊和磨損，離合器可以長(zhǎng)時(shí)間無(wú)故障、免維護(hù)運(yùn)行。

（2）多線同時(shí)控制的剛性驅(qū)動(dòng)裝置，排除故障時(shí)需停止驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)的所有輸送設(shè)備，單道離合條煙輸送線動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置為柔性控制，排查故障時(shí)只需停止故障輸送線，維修目的明確，實(shí)施方便，維修時(shí)間明顯減少；某一輸送線發(fā)生故障時(shí)僅需停止故障輸送線，其他輸送線可正常運(yùn)行，消除因單一輸送線故障對(duì)整個(gè)輸送系統(tǒng)的影響；某道輸送線的下道工序出現(xiàn)故障時(shí)，可柔性控制其單一輸送線的停止，避免故障擴(kuò)大化，防止生產(chǎn)秩序被打亂。

（3）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，驅(qū)動(dòng)裝置在啟、停時(shí)完全由控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化程度提高，操作簡(jiǎn)單，且可遠(yuǎn)程控制。

實(shí)踐表明，改造后條煙輸送線動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行效果良好，達(dá)到了預(yù)期目的，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 新驅(qū)動(dòng)裝置與老裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比

單道離合條煙輸送線動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置經(jīng)過(guò)改造，條煙輸送系統(tǒng)自動(dòng)化控制程度明顯提升。其柔性控制、單道離合技術(shù)安全可靠、方便實(shí)用，且過(guò)程全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，降低了操作的復(fù)雜程度；單道離合驅(qū)動(dòng)裝置能夠針對(duì)性的排除故障，維修難度明顯降低，減少了維修時(shí)間，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率和整個(gè)物流輸送系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，給企業(yè)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 李建勇.機(jī)電一體化技術(shù).北京：科學(xué)出版社,2004

2 何權(quán).條煙輸送系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn).煙草科技，2012(10):28—31.

3 金桂根.煙草自動(dòng)化物流工藝設(shè)計(jì).煙草科技，2004(10):42.

4 李運(yùn)華.機(jī)電控制.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003

5 周平.條煙自動(dòng)化輸送系統(tǒng)設(shè)備配置分析.中國(guó)煙草學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集2010[C]

6 任振輝.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用.中國(guó)水利水電出版社，2008

7 姜懷業(yè).條煙輸送線傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)改進(jìn).機(jī)械工程師,2011（3）:143—144

8 徐幫文.條煙輸送帶涂油潤(rùn)滑方式的改進(jìn).科技資訊,2011(17):84

9 王文輝.條煙輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì).機(jī)電信息,2004(14):17—18