一種基于打包用途的光電開關裝置設計及應用

尤祥宇 彭馬留 尚東平 范茂青

摘 要：打包流程對于很多加工企業來說都非常重要，但目前的工廠打包卻存在帶條分布不均勻而造成的不合格現象，基于此，設計研發一種基于打包流程的光電開關固定裝置，性能試驗表明，文章設計的開關可以優化打包帶間距不均勻情況的出現，具有重要的實際意義和價值。

關鍵詞：打包;優化;光電開關;帶距極差

0.引言

在復烤加工企業的工藝設計中，復烤煙葉裝箱打包是其最后一道工序，其工藝任務是在復烤煙葉裝箱后對其進行捆扎（打包），打包機光電開關與打包機所保持的位置對打包帶的分布情況起了關鍵作用，均勻分布且與打包機相對穩定的光電開關位置可使打包機打出均勻分布的打包帶，目前各商家的打包機配套實施基本相同，打包機固定在地面上，而光電開關安裝在煙箱輸送輥道上，而為了維修或換件的方便，打包機的光電開關采均用螺母固定在輥道上，噪聲、機器震動等因素使得固定螺母經常出現松動現象，同時在更換打包帶及維修打包機后均會使得四個光電開關與打包機的位置變動，從而使得復烤煙葉裝箱打包帶分布不均，而當打包帶出現歪斜等不均勻分布現象時，在運輸或堆高等過程中還會對復烤煙葉包裝用紙箱造成磨損。隨著客戶對復烤煙葉裝箱質量也提出了更高的要求，對影響打包帶均衡的流程進行優化設計具有重要的現實意義。

1.現狀

打包機的不均勻性主要和打包帶均勻性、打包機的輥道設計以及光電開關的控制有關，因此，如果進行相應的優化也需要從這三個角度出發，提高打包帶的均勻性相對來說是比較容易實現的途徑，可以節省資源，但是打包帶需要工作人員進行調整加固，并且要定時監控，費時費力也存在一定的安全隱患，人為的主觀控制比較嚴重，優化效果也比較差。如果對打包機的輥道進行重新的優化設計，可以避免這種分時的工作人員安全問題，但是輥道占據的空間很大，進行維修非常不方便，優化成本也比較高，盡管作業比較穩定，但是依然不是最佳選擇，最后考慮的是光電開關固定裝置的優化，光電開關固定裝置的穩定優化可以很大程度上的提高打包帶均勻性，盡管在開關的研發方面需要投入較大的人力，也需要在技術上進行攻堅，但良好的效果以及并不雙高的成本依然值得著重考量。

2.光電開關固定裝置優化設計

2.1原理分析

在設計的過程中，需要考慮打包機的移動鎖架、彈簧等，移動鎖定架利用鎖定彈簧將兩支承架的彎頭壓緊在打包機框架上，同時需要實現左支承架、移動鎖定架、右支承架的聯動。因左右支承架上各承載著兩光電開關，光電開關的位置需一定，故支承架的尺寸設計受到客觀條件限制，同時支承架的彎頭寬度對移動鎖定架的內徑存在關系，故在設計計算本固定裝置時應先確定支承架尺寸，然后再確定移動鎖定架尺寸及配套彈簧尺寸。

2.2圖紙設計

2—左支承架，21—左支承架左卡盒槽，22—左支承架左卡盒蓋，23—左支承架卡盒彈簧導向塊，24—左支承架右卡盒蓋， 25—左支承架右卡盒槽， 26—左卡盒彈簧，3—右支承架，31—右支承架左卡盒槽， 32—右支承架左卡盒蓋，33—右支承架卡盒彈簧導向塊，34—右支承架右卡盒蓋，35—右支承架右卡盒槽，36—右卡盒彈簧，4—移動鎖定架，41—左鎖定彈簧，42—右鎖定彈簧。

在設計上，固定支架只起到支撐及供支承塊滑動作用，不影響打包帶的均勻性，通過分析計算，確定了本固定裝置零部件的尺寸及尺寸范圍，在設計仿真中，該設計包含最初的目的預定，可以滿足設計要求。

根據設計的尺寸要求，復烤企業使用較多的紙箱尺寸有1136mm和1115mm兩種型號。為方便理解，以1136mm型號進行說明，紙箱的長度為L=1136mm，打包帶數量為n（n=4），在打包帶數量均勻分布的情況下，紙箱寬高面與鄰近打包帶的間距以及中間打包帶的相鄰間距均為d=L/（n-1+2）=L/5=1136/5=227.2mm），光電開關的長寬高尺寸為：長X寬X高=L1XD1XH1=80mmX26mmX70mm，打包機框架寬D2=100mm，煙箱輸送輥道高H2=400mm

因該裝置為對稱結構，故對支承架尺寸設計以左支承架為例進行分析

設選用卡盒蓋厚度d1=1.5mm，則兩卡盒外側間距d2=d+D1+2Xd1=227.2+26+2X1.5=256.2mm，兩卡盒內側間距d3= =d-D1-2Xd1=……，即卡盒彈簧自由態壓縮后長度應為199mm，右卡盒蓋外側邊緣與整個支承架右側邊緣距離d4=d-D1-D2=227.7-26-100=101.2mm≈101mm，支承架右支承面與整個支承架右側邊緣距離d5設定為d5=60mm。設計卡盒尺寸的外長寬高為：86mmX32mmX73mm，內徑長寬高≥80mmX26mmX70mm。卡盒因彈簧為非設計件，故彈簧尺寸根據實際需要確定參數范圍后進行采購成品，外直徑d6≤H1=70mm，最大可壓縮長度≥D1=26mm，原尺寸L1長度范圍為222—250mm

支承架滑槽只需具備滑動功能，其尺寸設計只與固定支架本身選材的大小有關，而彈簧為非設計件，故彈簧尺寸根據實際需要確定參數范圍后進行采購成品，單一鎖定彈簧最大可壓縮長度≥D2/2=100/2=50mm， 外直徑d7≤80mm， 原尺寸L1長度范圍為100—200mm。移動鎖定架考慮與打包機框架的夾抱穩定性，在設計其內外徑尺寸時其原則是盡量偏窄。具體內尺寸d8>2Xd5+D2=2X60+100=220，考慮鎖定彈簧的安裝，本次d8設計為390mm。移動鎖定架滑槽除需具備滑動功能外還應起到固定作用，本次設計為 “凸”槽。固定支架只起到支撐及輥道作用，不影響打包帶的均勻性，故滿足功能即可，其高度H3≥H2=400mm，本次設計高度H3=445mm，其長度L2≥4Xd=4X225=900mm，本次設計L2=1000mm。尺寸的設計為組件的選擇提供了重要的思路，下面對裝置的安裝和性能的測試進行研究。

3.試驗分析

在設計的基礎之上，對光電開關進行實際的改造和研究，首先對結構進行機構組裝，組裝后，需要進行具體的性能測試以驗證設計的合理性，首先對裝置進行安裝，安裝過程為，先安裝直固定架，隨后安裝右支撐架和移動鎖架，之后安裝左側的支撐架，安裝左右卡盒彈簧及其卡蓋，安裝左右鎖定彈簧，夾緊打包機框架，最后安裝光電管。

安裝過程完成之后需要對狀態進行測量，測量知初始狀態時，四個光電開關之間的距離均為225mm，且四個光電管與打包機框架的距離依次為400mm、175mm、175mm、400mm。固定裝置正常使用一天后測其四個光電開關之間的距離均為225mm，四個光電管與打包機框架的距離依次為400mm、175mm、175mm、400mm。四個光電開關的位置較穩定，△d恒定為0，與打包機的位置變化為0。

最后對性能進行測試，測試需要在裝置安裝和距離調試結束之后進行，測試使用的是實際的打包流程，并通過測算帶距極差來衡量裝置效果，試驗前抽查60箱成品箱煙，帶距極差平均為40mm，采用該裝置后，平均帶距極差降低為15mm，說明裝置設計可以很好的滿足前期的要求，設計合理、裝置有效。

和原有的技術相比，本文中的裝置設計減了光電開關換件的裝卸時間，且現在完成安裝后無需再調校光電開關位置。投入使用后確保了打包質量，減少了紙箱損壞程度，也節省了相當多的人力和物力，在技術成本、工藝成本、人工成本上都有提高，增強了經濟效益。

4.總結與展望

不僅僅是針對于煙草類企業，對于很多包裝類的廠商，打包問題都是需要研究的重點問題，文章首先對目前打包流程打包帶不均勻的問題進行了分析，針對于問題，提出了幾點改良方案，并且選擇了最具實用價值的光電開關裝置設計進行了設計分析，性能試驗結果表明，設計合理，優化效果良好，設計研發結果可以為未來打包廠商和光電裝置研發領域提供一定的思路。

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