膨脹煙絲裝箱過程箱蓋保持機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

楊浩 ，劉聰，范駿

（1.徐州眾凱機電設(shè)備制造有限公司，江蘇 徐州 221001；2.四川中煙工業(yè)有限責任公司綿陽卷煙廠，四川 綿陽 621000）

本次設(shè)計的箱蓋保持機構(gòu)以黃金葉生產(chǎn)制造中心現(xiàn)存成品膨脹煙絲裝箱系統(tǒng)定量裝箱稱為改造對象。現(xiàn)存成品膨脹煙絲定量裝箱稱在長期使用過程中發(fā)現(xiàn)，由于膨脹煙絲容重較小，裝箱過程物料蓬松，在不改變先用紙箱的外形尺寸的基礎(chǔ)上，無法增加裝箱重量。而膨脹煙絲裝箱后向各大煙廠運輸過程中，由于長途的顛簸，到達各個煙廠時，紙箱內(nèi)的膨脹煙絲只有3/4 箱甚至更少。就出現(xiàn)的問題，黃金葉生產(chǎn)制造中心考慮能否在不改變現(xiàn)存的裝箱形式及紙箱的尺寸，對裝箱重量進行提高，降低物流成本；同時，還要盡可能地減少膨脹煙絲裝箱過程的物料造碎。

1 改造前裝箱方法分析

現(xiàn)在，使用的紙箱外形尺寸為580×400×650（L×B×H）。膨脹煙絲由定量裝箱稱進行稱重裝箱，紙箱由人工成箱，上蓋向外翻，并套入內(nèi)襯塑料袋箍住。膨脹煙絲的容重大約為60kg/m3，在理想狀態(tài)下，其能裝的膨脹煙絲重量為：0.58×0.4×650×60kg=9.048kg。而在膨脹煙絲從定量裝箱稱放料裝進紙箱過程時，由于定量裝箱稱與紙箱之間的高度差，會使膨脹煙絲混入空氣，會有一定的膨脹。為了裝箱過程膨脹煙絲不外泄，實際裝箱的重量要小于理論裝箱重量，為8Kg 左右。現(xiàn)在使用的紙箱為專門定制紙箱，考慮已經(jīng)使用的紙箱數(shù)量巨大，更換紙箱再次定制的成本以及其他煙廠可能已經(jīng)根據(jù)現(xiàn)存紙箱的尺寸使用了相關(guān)的設(shè)備，更換紙箱會產(chǎn)生一系列的問題及增加不小的成本。考慮在不改變紙箱尺寸的情況下，對現(xiàn)使用的膨脹煙絲自動定量裝箱稱進行相關(guān)的改造，達到增加裝箱重量的目的。

2 方案的提出

在對現(xiàn)存裝箱方法分析中發(fā)現(xiàn)，膨脹煙絲的容重較小、蓬松性較大是問題存在的主要原因，此次主要改造從此方面入手。在最初裝箱方法中，會有一個氣缸推動的壓錘，在裝箱過程，會對膨脹煙絲進行壓實，從而達到多裝的目的。此種方法雖然增加了紙箱內(nèi)煙絲的重量，但多次的壓實過程會對煙絲進行很嚴重的造碎。而煙絲的造碎會降低卷煙品質(zhì)，降低煙絲的利用率，在裝箱過程時要避免的。同時，考慮到現(xiàn)在裝箱的形式，加入下壓壓錘是不可行的。技術(shù)人員對現(xiàn)場裝箱操作進行觀察，發(fā)現(xiàn)紙箱成箱過程，現(xiàn)場操作工人會將紙箱的箱蓋向下折邊，用塑料袋將其套住。而折蓋套袋過程煩瑣，其箱蓋的高度有200mm，考慮是否可以使用這部分的高度。技術(shù)人員提出將上方箱蓋立起，內(nèi)襯塑料袋箍住的方案，用來提高紙箱的內(nèi)部容積。箱蓋立起，其理論裝箱重量為：0.4×0.58×（0.65+0.2）×60kg=11.832kg。

技術(shù)人員在裝箱現(xiàn)場進行了此種實驗，其套袋的方法如圖1 所示。技術(shù)人員將箱蓋立起的紙箱，放在定量裝箱稱裝箱工位，進行模擬放料。其實驗表明，在箱蓋立起的情況，再加上原有搖晃箱子機構(gòu)的輔助，能夠裝箱10kg 左右的膨脹煙絲。此種方法具有可行性。因此，技術(shù)人員確定了將紙箱上蓋立起來裝箱的方案。

圖1

3 方案的實施

采用紙箱上蓋立起來的裝箱方法，與之前的不立箱蓋裝箱的方法相比，其區(qū)別在于：紙箱上蓋立起來后，箱蓋容易變形，在紙箱在自動裝箱工位頂起放料時，箱蓋不容易定位。就此種情況，技術(shù)人員在自動定量裝箱稱的落料口進行了改制。其改制辦法具體為：增加一套裝箱輔助工具，其結(jié)構(gòu)形式如圖2。裝箱輔助工具與裝箱稱落料斗軟連，防止下方震動對定量裝箱稱精度的干擾。裝箱輔助工具下方為內(nèi)外雙層，向外傾斜的形式，便于箱蓋的導向定位。

圖2

但在大批量生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，采用上蓋立起裝箱的方案具有不可確定性，即紙箱上蓋的位置不確定。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，對于新的紙箱，人工成箱后，將內(nèi)襯塑料袋箍住紙箱上蓋，紙箱上蓋能夠保持直立狀態(tài)并能很大概率地插入裝箱輔助工具，完成放料。但是，對于重復利用后的紙箱就會出現(xiàn)不確定的因素。舊的紙箱經(jīng)過多次成箱、擠壓、堆積的情況，紙箱沒有原來的強度，不能保持確定形態(tài)。在此種情況下，紙箱在裝箱工位就不可能精準地對準落料口，而造成裝料過程膨脹煙絲的灑落，造成煙絲浪費、影響生產(chǎn)等一系列的問題。針對方案實施過程出現(xiàn)，紙箱箱蓋不能保持直立的情況，技術(shù)人員經(jīng)研究討論，決定增加一套箱蓋保持機構(gòu)，確保紙箱的精準裝料。

4 方案的改進

箱蓋保持機構(gòu)其結(jié)構(gòu)形式如圖3 所示。箱蓋保持機構(gòu)由縱向?qū)U和橫向?qū)U兩部分組成。縱向?qū)U固定在自動稱重裝箱稱落料斗上，橫向?qū)U安裝在自動定量裝箱稱支架上。

縱向和橫向?qū)U為向上傾斜，開口略微大于箱體外形的不銹鋼導桿。導向桿向上傾斜，用于將箱蓋向上導向，開口略微大于箱體便于紙箱的順暢通過。其工作原理為：縱向?qū)U最低點在紙箱箱蓋下端，紙箱在輥道輸送機輸送過程中，箱蓋接觸到導桿，會沿著導向桿向上收攏。其受力情況如圖4。

圖3

圖4

紙箱接觸導向桿時，會對導向桿施加壓力F，F(xiàn) 對導向的作用力可以分解為沿導向桿方向的Fx 及垂直于導向桿方向的Fy。由牛頓第三定律可知，導向桿對紙箱上蓋會有一個大小相等、方向相反的力，F(xiàn)y’將紙箱箱蓋向上頂起，從而達到將箱蓋導向到直立的目的。其橫向?qū)驐U由氣缸推動，靠近紙箱，其原理類似縱向?qū)驐U。對于箱蓋保持機構(gòu)的兩個方向的導向桿，其導向的間距應該根據(jù)具體的紙箱尺寸進行調(diào)整。間距太小，不利于紙箱的通過，甚至將紙箱上蓋收攏進箱子內(nèi)部；間距太大，不會將紙箱上蓋導向直立，不利于紙箱的頂起定位。大批量生產(chǎn)過程發(fā)現(xiàn)，箱蓋保持機構(gòu)能夠很好地將紙箱上蓋扶正，這對于提高紙箱的回收利用次數(shù)，降低裝箱成本有極大的好處。

5 結(jié)語

箱蓋保持機構(gòu)在黃金葉生產(chǎn)制造中心原有自動稱重裝箱稱上的使用，獲得了生產(chǎn)、工藝等部門及現(xiàn)場操作操作人員的一致好評。增加箱蓋保持機構(gòu)，提高了紙箱的空間利用率，在不增加復壓機構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加裝箱重量，減少了膨脹煙絲裝箱過程的造碎，獲得了工藝部門的認可。箱蓋保持機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，維修量少，檢修方便，得到了煙廠設(shè)備部的好評。改造后，每天可裝箱的煙絲重量提高了20%，增加產(chǎn)值，提高生產(chǎn)效率。每箱多裝2kg 膨脹煙絲，在用貨車物流轉(zhuǎn)運時，每年可節(jié)省運費75 萬元；同時，增加紙箱箱蓋保持機構(gòu)能夠增加紙箱的回收利用次數(shù)，考慮紙箱的購買單價與使用的數(shù)量，紙箱重復使用減少的生產(chǎn)成本也是很客觀的。此次改造對黃金葉生產(chǎn)制造中心自動稱重裝封箱系統(tǒng)具有良好的經(jīng)濟效益。