一種煙梗開包機甩包疊袋機構

安浩 徐榮華 王琳 胡吉良 高雪峰 徐敏 楊浩

摘 要：卷煙生產使用的煙梗原料多采用麻袋進行包裝，使用時由人工開袋倒料，工人勞動強度較大，現場環境較差。煙梗開包機可代替人工完成開袋倒料的過程，改善現場環境并降低工人勞動力的輸出，但是該設備在對倒料后的麻袋處理方面存在了一些不足。該文針對煙梗開包機退包過程中采用的機械結構在實際應用過程中存在的問題，設計了一種可以實現當前機械結構動作并可以將包裝麻袋疊放整齊的甩包疊袋機構，并可提高設備的穩定性，同時進一步減少工人工作量。

關鍵詞：煙梗投料 ?煙梗開包機 ?殘余料清理 ?疊袋 ?氣缸中停

中圖分類號：TS4 ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0110-04

卷煙生產使用的煙梗原料多采用麻袋進行包裝，使用時由人工開袋倒料，粉塵較大，污染環境，影響身體健康;另外，由于工人勞動強度較大，倒料的干凈與否與工人的責任心有關。為解決上述問題而采用的煙梗開包機，工人只需要簡單的上料操作，即可自動化完成煙梗原料包裝麻袋的開袋、倒料工作，減少了工人勞動力的輸出而且倒料后殘余量很低，很大程度上改善了現場環境，自動化程度也得以提高;同時也保證了包裝麻袋的完整性，使其可以進行回收再利用，從而節約了一定的生產成本。由于麻袋需要收集回收，而該設備將倒料后的空麻袋送出設備后的狀態很是雜亂，在生產結束后仍需要人工進行整理;同時，設備在生產過程，有時會因為包裝麻袋較長而不能將包裝麻袋送出設備而造成空袋掉落情況;另外，設備在退包過程中會產生振動，存在影響設備工作穩定性的隱患。

1 問題分析

退包機構的主要作用是將倒料后的空麻袋送出設備外并將倒料后的包裝麻袋內殘余的物料清理干凈。其工作原理為：初始狀態時，2-夾持臂驅動氣缸的活塞桿為伸出狀態，1-夾持臂為張開狀態等待倒料后的空麻袋進入，當空麻袋進入后，2-夾持臂在氣缸的驅動下閉合夾住空麻袋，然后5-擺動氣缸活塞桿進行快速地小距離伸出和縮回，從而驅動3-擺動臂圍繞4-主軸擺動。在往復擺動3次后，5-擺動氣缸的活塞桿完全伸出，將空麻袋頭部拉起至設備出包口位置上方，在7-輔助輸送帶的輸送下離開設備。

由于其結構采用了氣缸驅動的前后擺動結構，在對麻袋甩動后直接在后位使麻袋自由下落，麻袋形態因此很是雜亂。也由于此種結構，長麻袋在機構到達后位時仍有一部分處于輔助輸送帶下方，輔助輸送帶不能將麻袋拉起，從而導致較長的麻袋在倒料完成后出現空包裝麻袋的掉落情況。同時，為保證對倒料后空麻袋內殘余物料的清理程度，采用以氣缸桿快速伸出和縮回提供擺動臂甩動的力度，導致了擺動臂在到達前后位終點位置時，6-氣缸底座產生振動?？紤]如果長期振動，可能會造成固定氣缸底座的螺栓松動、氣缸下滑，從而導致擺動臂運動到終點時的位置發生變化，有可能不能對倒料機構的包裝麻袋進行可靠夾持，也有可能造成機械干涉損傷機構;同樣也存在著擺動臂不能完全到達后位，造成空包裝麻袋不能順利送出設備外的隱患。

2 新結構設計

2.1 整體結構

考慮以上所述問題，新結構需在同樣具備原有結構的甩包功能和甩包力度的基礎上，還應可以更平穩地完成清理殘余物料的過程。設計的具有甩包疊袋功能的新式退包裝置整體結構如圖2所示。

由于原有機構的甩包動作采用的是擺動動作，而其軌跡可以使用水平方向的勻速運動和垂直方向的加速運動來實現，設計的退包裝置主要由水平運動和上下運動兩部分組成。1-驅動減速機驅動，2-水平傳動機構，3-水平移動機構固定在2-水平傳動機構上，4-上下移動機構固定在3-水平移動機構下方，4-上下移動機構上安裝有兩組5-夾手，整套機構配有光電開關，由PLC程序控制行走位置等整個動作過程。工作過程開始時，5-夾手為張開狀態，4-上下移動機構停止在最上位置，3-水平移動機構處于圖內左側設定位置。當倒料空麻袋被倒料臂提起倒料后，4-上下移動機構下行至5-夾手進入空包裝麻袋兩側一定距離，然后5-夾手閉合夾持包裝麻袋。接著4-上下移動機構上行至最上位置，3-水平移動機構和4-上下移動機構同時進行水平和垂直方向的小距離往返運動，對包裝麻袋內殘余的物料進行清理。清理完畢后，4-上下移動機構再次移動到最上位置時，3-水平移動機構開始向圖內右側設定位置移動，將空麻袋完全拉進原有輔助輸送帶上方，此時輔助輸送帶為停止狀態。接著，4-上下移動機構向下運動使空包裝麻袋約1/3的長度與輔助輸送帶帶面接觸，3-水平移動機構再向圖內左側設定位置返回移動到麻袋尾部上方，4-上下移動機構繼續向下運動一定距離使麻袋折疊，3-水平移動機構再向圖內右側位置移動，移動到位后，5-夾手松開，剩余長度包裝麻袋自由下落，從而完成對麻袋的折疊，最終完成全部的甩包疊袋過程。

2.2 機構設計

水平傳動機構如圖3所示，該機構的主要動作是通過減速機的驅動來完成。機構整體通過2-軸承座固定在設備箱體上，1-主動軸接收減速機的動力，通過3-齒形帶將動力傳遞給4-被動軸。

水平移動機構如圖4所示，該機構主要作用為固定上下移動機構并支撐其行走，該機構的主要動作由水平傳動機構中齒形帶的移動來完成。機構主體為由方管和圓鋼焊接制作的4-水平移動主梁，兩側安裝有支撐并可滾動的1-承載輪，主梁上焊接有齒形的2-連接板，與齒形帶連接嚙合后通過3-壓板固定，主梁下方焊接有用于固定上下移動機構的5-固定座。

上下移動機構如圖5所示，該機構的動作和位置控制由電磁閥控制的壓縮空氣氣路完成，其結構主要包括1-上下移動氣缸和2-夾手固定板。

由于氣源容易獲得且無污染，選用了氣缸來實現上下運動。由于夾持空麻袋時和疊袋過程中上下移動機構停止的位置均不一樣，故需要保持氣缸在某一段時間內停止在一個設定位置，此時氣缸進排氣均需要被控制，從而獲得氣缸活塞桿在行程范圍內的中停。方案采用三位五通電磁閥作為控制器件，在中位時實現氣缸活塞桿的停止。三位五通電磁閥包括中封、中壓、中泄三種型式：中封式在中位時將電磁閥的出氣路封閉，氣缸內的壓縮空氣不能進入和排出;中壓式在中位時對兩路出氣路同時供氣，氣缸內活塞兩側的氣室內的壓力相同;中泄式會將電磁閥的出氣路連接大氣，氣缸活塞兩側的氣室內的壓縮空氣與大氣連通。由于空麻袋重量較輕，應不足以克服活塞與氣缸筒壁的摩擦力，最初考慮采用中壓式保持位置。但由于采用的為有桿氣缸，無桿一側的壓力始終會大于有桿一側，最終采用中封原理。后考慮運動保持過程中壓縮空氣可能存在泄露，又采用了氣控單向閥來對氣缸前后腔氣體進行封閉，氣控單向閥在不通氣時只允許向氣缸進氣而不能排氣。為保證在停止時沒有壓縮空氣通入氣控單向閥，使用中泄式電磁閥將控制氣路內空氣排出，兩者結合代替中封式電磁閥使用。最終確定的控制氣路如圖6所示，氣缸桿伸出時，1-電磁閥B口打開對2-氣缸供應壓縮空氣，同時打開圖內右側氣控單向閥排氣回C口;當需要停止時，氣路內壓縮空氣經B、C兩口連通大氣，電磁閥進氣口A封閉，3-氣控單向閥關閉保持活塞桿位置?；钊麠U停止位置的控制由PLC程序和固定在氣缸上的接近傳感器控制。

夾手的結構如圖7所示，該機構的動作由固定在2-上下移動機構固定板上的1-氣缸提供，夾手閉合狀態判斷依靠固定在1-氣缸上的接近傳感器判斷。其工作過程為：氣缸桿

縮回時，5-拉桿固定板帶動4-拉桿向上運動，同時帶動3-夾持臂向中間靠攏，完成夾緊過程。

3 結語

所設計的甩包疊帶機構已經代替原有機構在設備上安裝應用，應用結果表明：

（1）由于采用水平和垂直方向結合的運動，更類似于人力抖動的方式，在實現原有動作的基礎上，比原有結構的甩包效果更好。

（2）由于對麻袋進行了疊放，在收集回收時減少了工人整理的工作量。

（3）由于采用了垂直方向運動，沒有在包較長的情況下再次發生空麻袋掉落的情況且夾持空麻袋的成功率為100%。

（4）由于采用了齒形帶驅動，退包動作更加迅速平穩，設備不再產生振動，消除了影響設備運行穩定性的隱患。

參考文獻

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