YB95包裝機負壓吸風管路自動清潔裝置的研制

羅文成

（陜西中煙工業有限責任公司漢中卷煙廠，陜西漢中 723102）

0 引言

ZB45硬盒包裝機組是一種集機、電、氣為一體的自動化包裝設備，也是目前國內煙草生產企業的主流包裝設備。該機組具有自動化程度高、檢測系統完善、包裝速度快、包裝質量穩定、操作簡單、維修方便等特點。在實際生產過程中，由于工作環境中粉塵導致氣路堵塞而出現故障。其中，YB95包裝機第一提升處就是易發生故障的部位之一。負壓吸風管路堵塞后，導致各個吸嘴處的負壓吸風大小不一或沒有吸風，透明紙在第一提升器擋板處定位不準確，在提升過程中透明紙出現跑動引起條盒透明紙包裝質量問題。由于設備無法自動清潔負壓吸風管路，所以只能進行人工清理。但是，人工清理不僅費時費力，而且維修位置狹小、不便于操作。通過對YB95包裝機負壓吸風系統的研究并結合實際，對其進行改進。

1 YB95包裝機負壓系統的工作原理

如圖1所示，負壓由氣源（或真空泵）輸送后分3路：一路輸送至YB55包裝機，一路輸送至YB65包裝機，另一路輸送至YB95包裝機。通過凸輪控制的滾輪式機械閥分為2路：一路控制第一提升上2個透明紙定位吸嘴，另一路控制第一提升通道口外擋板上的4個透明紙定位吸嘴座。當切割成定長的透明紙被雙頭夾鉗拉至包裝工位的過程中，在凸輪的控制下透明紙在夾鉗輸送的過程中始終被外擋板上的4個吸嘴向上的吸力吸附著，從而保證透明紙的精確定位。當第一提升裝置將條包提升至與透明紙匯合處時，凸輪處于下降曲線，滾輪式機械閥換向，使負壓回路的負壓斷開，透明紙釋放，同時負壓回路接通第一提升上的2個定位吸嘴，將透明紙兩端吸牢，并隨條包一起提升，使透明紙在提升過程中定位，不至于傾斜而影響包裝質量。當第一提升將條包和透明紙輸送至最高位時，條包透明紙推送板進行推送動作，在第一提升板高位停頓的間隙，凸輪曲線變化，滾輪式機械閥換向負壓斷開，透明紙釋放。這樣，透明紙隨硬條順利地被推入中層平臺的水平位置，完成透明紙的折疊及熱封。

2 存在問題和原因分析

現實生活中灰塵無處不在，也無法避免，在卷煙包裝車間也是如此。卷煙設備多處都用到了負壓系統，空氣中的灰塵很容易被吸入管路，清理不及時很容易產生積垢、堵塞管路。堵塞后，一般都是人工清理。據統計，該設備每月人工清理2次，每次平均耗時約20 min，費時費力，還影響設備的有效作業率。

圖1 YB95包裝機負壓系統

2.1 環境因素對負壓管路的影響

YB95包裝機負壓系統主要功能是條包透明紙和條包匯合處前的第一提升處使用負壓對條包透明紙進行精確定位，保證透明紙成型過程中平穩，不產生移位，從而保證條包質量的穩定（圖2）。由于生產現場空氣濕度的變化、透明紙表面的顆粒物、有的操作工不規范的操作（如保養時不關閉負壓）以及透明紙在輸送過程中產生的靜電等原因，空氣中的浮沉、煙末等容易吸入管路中，形成積垢。在現場維修和輪保清理時，發現擋板兩側吸嘴容易堵塞。主要原因是擋板兩側的吸嘴較小（吸風孔直徑2 mm）。當負壓管路堵塞后，透明紙在吸嘴下面不能準確定位，容易造成透明紙歪斜，從而造成拉線錯牙。這是B類缺陷，根據卷煙包裝工藝質量標準，超過2 mm時就要返工。

圖2 YB95包裝機透明紙定位原理

2.2 負壓系統對清潔工作的影響

負壓系統堵塞的主要原因是負壓系統積灰、積垢沒有及時清潔所致。多數清理操作是在輪保時進行的，只有少數是在現場維修時進行。由于里外側負壓吸附口時直徑為2 mm的小孔容易堵塞，造成拉線錯牙。由于空間狹小，不便于拆卸和安裝，特別是擋板內側的吸嘴，而且經常拆卸容易損壞接頭。如果拆卸兩側擋板，需要反復調整條煙通道，工作量過大。因此，對此問題進行研究，以解決拉線錯牙的問題。

3 改進方案確定

負壓吸風的清理在輪保和現場維修時采用壓縮空氣進行清潔。在實際操作時常采用2種方法：一種是拆掉YB95包裝機負壓主管路，接上壓縮空氣，手動盤車進行清理，機器一個工作循環清理一次；另一種是拆卸吸嘴及負壓管路的接頭，用壓縮空氣逐一清理。但在實際操作過程中由于空間所限，不便于拆裝。拆卸擋板雖然方便，但是恢復不易，浪費時間。

對此，受第一種清潔方法的啟發設想在生產過程中，對負壓系統進行清理，增加清理頻率，這樣保證了負壓系統一直處于暢通狀態，保證透明紙的準確定位，提升產品質量。因此，考慮在負壓管路上加裝一套清潔氣路，在YB95包裝機停送透明紙時，負壓切換成正壓，對負壓系統進行清潔。正常運行時負壓常通，保證設備正常運行，從而保證條包拉線的穩定。

有2個設計方案備選。

方案1，在負壓管路上加裝2個電磁閥：1個負壓常開電磁閥，1個正壓常閉電磁閥。2個電磁閥聯動，電氣信號從YB95包裝機透明紙切刀離合器處取信號，當透明紙停送時，發送1個電信號，驅動負壓常開電磁閥，讓其閉合，同時驅動正壓常閉電磁閥，讓其打開進行清理，達到自動清潔的要求。

方案2，加1個二位三通負壓電磁閥直接進行正負壓轉換：正常狀態是負壓，當停送透明紙信號發出時；負壓轉換為正壓，用壓縮空氣對負壓系統進行清潔。從YB95包裝機負壓總路上進行改造，介入該部分控制系統，分為機械部分和電氣部分。

以上2種方案都能達到自動清潔的目的。從經濟方面、實施難易程度方面以及穩定性方面考慮，采用方案2。

4 方案實施

4.1 電磁閥的選擇

通過分析及驗證，采用世界著名企業意大利UINIVER公司負壓電磁閥來實現。該閥的穩定性及可靠性很好。為了備件的統一，采用YB45小盒包裝機商標紙負壓電磁閥，型號為AG-3041。改造后的氣路控制如圖3所示：當設備正常運轉時，電磁線圈處于失電狀態下，1和3接通，負壓接通，對透明紙進行定位，設備正常運轉；當煙條剔除，YB95包裝機透明紙停送時，電磁閥得電，壓縮空氣4進入閥體推動閥芯向下運動，負壓斷開，此時2和3接通，正壓接通，隨著設備的運轉完成一個工作循環的清潔。由于煙條剔除，主要剔除不合格的煙條，這個動作在開機過程中隨時都可能有，因此完成YB95包裝機負壓系統隨時清潔的目的；反之當不剔除時，電磁閥失電，真空閥恢復常態又接通，設備正常運轉，完成一個個循環。

4.2 氣路安裝

負壓和壓縮空氣從YB55包裝機分配閥上引出，管路的接法如圖4所示。

從YB55包裝機正壓分配器由4 mm的PC（PolyCarbonate，聚碳酸酯）管引出的壓縮空氣經過型號為PHW04-01G的三通后分2路：一路通向電磁閥，在透明紙停供時，推動閥芯，進行正負壓的轉換；一路通過LSA-04型節流閥，PC04-02的管接頭，1/2*1/4的補芯及加工的管接頭（加工件3）相連接最后再與閥體相連。將可調的壓縮空氣送入YB95包裝機的負壓管路中。

圖3 改造后的氣路

圖4 氣路接法

從YB55包裝機負壓分配器由10 mm的PC管經過型號為PC10-04的接頭后與加工的管接頭（加工件3）相連接，最后再與閥體相連。設備正常運行時，將負壓送入YB95包裝機的負壓管路中。

加工的管接頭（加工件4）安裝在YB95包裝機的箱體上，一端連接箱體內的負壓管路，一端連接型號為PC10-03的管接頭，然后由10 mm的PC管引出，與型號為PC10-04的管接頭、加工的管接頭（加工件6）相連。最后與閥體相連。與來自YB55包裝機的正壓、負壓相通。

4.3 電器信號選擇

YB95包裝機的自動清潔功能主要在停供透明紙時啟用。停供透明紙有2種情況：一種是按下手動按鈕脫開離合器停供透明紙；另外一種是YB65包裝機剔除不合格品時離合器自動脫開停供透明紙。如果從離合器電磁閥取電，以上2種情況都會進行自動清潔。在第一種情況下設備的頻次較高，雖然清理靈活，但是浪費能源，經濟性較差。在第二種情況下，透明紙停供、切刀制動器工作，從制動器上取電，既能達到清潔的頻次，又能節約能源，所以采用此方案。

5 效果驗證

自動清潔裝置實施完成后應用在車間7#機組。經一段時間的運行后，對該裝置的使用效果進行統計，沒有再出現因吸風孔堵塞而引起的拉線錯牙。由于清潔工作是在開機過程中進行的，所以也不需要單獨的清潔時間。但是，在運行過程中發現清潔時的噪聲較大，壓縮空氣中的雜質會殘留在吸嘴上，造成透明紙的二次污染。因此決定在壓縮空氣氣路上加裝過濾減壓閥（型號為AW20-01BE-C），對壓縮空氣進行過濾。經過試驗測試，減壓閥的壓力調整到（0.2～0.4）MPa時比較合適：<0.2 MPa時，壓力太小真空閥打不開達不到清潔效果；>0.4 MPa時，噪聲較大。如果主管路壓縮空氣壓力較低或有波動時，會因壓力達不到設定值（0.4 MPa）而停車。改進后經過一段時間觀察，系統穩定。

改造前，每次輪保需要人工拆卸清潔YB95包裝機透明紙負壓吸風管路，不僅會對接頭造成磨損和損傷，而且每次徹底清理需要用時約20 min。改造為自動清理后，在設備運行過程中隨時可以進行清潔工作，保證了真空管路的暢通，解決了由負壓管路堵塞造成的拉線錯牙，達到了預期目的。

6 結論

通過對YB95包裝機負壓吸風裝置的改造，實現了吸風管路的自動清潔，減輕了維修工的勞動強度，提高了設備的自動化程度，在YB95中具有很大推廣價值。