FX高速包裝機成品煙條輸送裝置的設計與應用

摘" 要：為解決FX高速包裝機成品煙條輸送過程中損耗高的問題，設計一種新的成品煙條輸送裝置。該裝置主要由變頻電機、輸送鏈板、限位裝置及下滑裝置4個部分組成，通過傳感器監控成品煙條的運輸過程，出現成品煙條堵塞時立即停止包裝機和輸送鏈板，并實時調整變頻電機的速度，實現成品煙條的均勻運輸，減少停機次數；通過限位裝置對成品煙條進行平衡、減速，保證成品煙條在下滑裝置的運輸過程中保持穩定，降低成品煙條的損耗。以某卷煙廠生產的實際為對象對該裝置進行測試，結果表明，應用后成品煙條損耗降低30%，成品煙條滑落和掉落的問題降低到0，運輸過程中成品煙條堵塞的次數減少70%，為提高FX高速包裝機的高生產效率提供保障。

關鍵詞：FX高速包裝機；煙條輸送裝置；變頻電機；限位裝置；成品煙條

中圖分類號：TS43 " "文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）11-0123-04

Abstract： In order to solve the problem of high loss in the process of conveying finished cigarette sticks in FX high-speed packaging machine， a new device for conveying finished cigarette sticks was designed. The device is mainly composed of four parts： frequency conversion motor， conveying chain plate， limit device， and sliding device. The transportation process of the finished cigarette is monitored by the sensor， and the packaging machine and the conveying chain plate are stopped immediately when the finished cigarette is clogged， and the speed of the variable frequency motor is adjusted in real time to realize the uniform transportation of the finished cigarette and reduce the number of stops. The finished cigarette is balanced and decelerated by the limit device to ensure the stability of the finished cigarette in the transportation process of the sliding device and reduce the loss of the finished cigarette. Taking the actual production of a cigarette factory as the object to test the device， the results show that after application， the loss of the finished cigarette is reduced by 30%， the problem of slipping and falling of the finished cigarette is reduced to 0， and the number of clogging of the finished cigarette during transportation is reduced by 70%， which provides a guarantee for improving the high production efficiency of the FX high-speed packaging machine.

Keywords： FX high-speed packaging machine; cigarette stick conveying device; variable frequency motor; limit device; finished cigarette stick

FX高速包裝機主要用于中支煙包裝部分的生產工作。該系列的包裝機成品煙條出口設計在下游機的高位。通常的設計是用鏈板將成品煙條及時運走，并經過下煙通道到達提條機入口，由提條機運輸成品煙條至高處的輸送鏈板，并匯總至封箱機區域進行裝封箱工作。近年來，作為一個整體，針對提條機已有較多的研究和改進，李冬等通過對提條機自帶的導向裝置進行創新設計和優化研究，解決了條型導軌與煙條易摩擦后刮傷、擠壓煙條的問題；李乾等通過對條包機出口與提條機入口聯動裝置的研究，解決了條包機出口堵塞必須停機處理的頻次的問題；張帆等通過對高速包裝機出口設計一種Z型下煙裝置，解決了高速包裝機出口的成品煙條從雙通道運輸變為單通道運輸，大幅減少投資并保護產品質量的問題；趙根州通過對條煙輸送線分道部件的改進，解決了原高速包裝機成品煙條分道裝置速度不匹配的問題。但對成品煙條運輸所使用的過渡裝置的設計和研究則鮮見報道。為此，設計一種高速包裝機成品煙條輸送裝置，對成品煙條進行運輸后再由人工進行裝箱，提高卷煙包裝設備的生產效率，降低煙條損耗。

1" 高速包裝機成品煙條輸送裝置的結構與原理

高速包裝機的成品煙條出口一般位于設備高處，通過輸送鏈板、下滑裝置等將煙條送至提條機入口位置，經由條煙輸送系統輸送煙條至封箱機。在條煙輸送系統還未滿足運輸條件時，一般的過渡裝置采用輸煙鏈板、下滑裝置將煙條輸送至人工位，采用手動方式進行裝箱。

煙條運輸方向圖如圖1所示。

2" 現存問題及原因分析

一是由于帶動輸煙鏈板的電機為普通電機，同時下滑道為彎折結構且其上端為敞口，沒有煙條的限位裝置，這使得當高速包裝機運行速度超過輸煙鏈板速度時，容易形成鏈條導致堵塞。二是煙條在進入下滑道后容易出現歪斜，在下滑的過程中下滑速度過快容易滑出下滑道而掉落下來。三是下滑速度過快導致滑出滑道后運行距離過長，偶有滑出鐵桌導致煙條受損的情況。

煙條滑落圖如圖2所示。

這3個問題導致設備異常停機次數增多、消耗顯著增加。因此，如何提供一種成品煙條輸送裝置，滿足成品煙條運輸能力的要求，使煙條可以均勻穩定地在鏈板上進行輸送，同時，進入下滑道時不易歪斜，不易滑出下滑道，滑至鐵桌時減速至合適距離便于手工裝箱成為急需解決的問題。統計了1周內在FX高速包裝設備上使用該裝置時的煙條損壞情況，見表1。

3" 方案總體設計

設計新的FX高速包裝機成品煙條輸送裝置，該裝置應包含以下幾個部分。

一是帶動鏈板運行的電機從普通電機變為變頻電機，可以根據高速包裝機的實際速度進行變頻調速。二是添加傳感器，用于當出現堵塞時報警并停機。三是設計一種新的限位裝置，該限位裝置滿足以下幾個條件：①成品煙條下滑時起到限位的作用，保證煙條進入下滑道時平穩且不歪斜。②成品煙條下滑時起到減速的作用，能夠根據需要增加或者減少組件，保證成品煙條減速運行時速度均衡。③限位裝置中與成品煙條接觸的部分材料應兼具柔韌度、適度的摩擦力，要避免與煙條摩擦時損傷成品煙條表面。④限位裝置要可調節，既可以增加或減少接觸面積，也可以根據實際情況進行移動調整。

3.1" 裝置電氣部分設計

由三相異步電動機轉速公式：n=60f（1-s）/p可知，改變供電頻率f、電動機的極對數p及轉差率s均可達到改變轉速的目的。

變頻調速電機簡稱變頻電機，由傳統的鼠籠式電動機發展而來，其把傳統的電機風機改為獨立出來的風機，提高散熱性和絕緣性。其通過改變頻率來改變電機的速度。普通電機只能在工頻附件長時間工作，而變頻電機可以長時間在非工頻的條件下工作。雖然“普通電機+變頻器”的方式可以實現變頻運行，但其并非真正的變頻電機，長期在非工頻的狀態下工作，可能損傷電機。因此，直接使用變頻電機即可實現所需部分功能。

橫向輸送通道的一邊側壁上設置一個驅動鏈板運轉的變頻調速電機，可以根據包裝機的運行速度適時調整電機速度；另一邊側壁靠近下滑裝置的位置安裝一個傳感器，當出現煙條堵塞時停包裝機，停驅動鏈板運轉的變頻調速電機。

程序流程圖如圖3所示。

3.2" 裝置機械部分設計

以云煙（小熊貓家園）為例，其煙條尺寸為長267 mm、寬92.5 mm、厚度30 mm，單條重量在0.165～0.17 kg。

根據勾股定理可得

A2+B2=C2。

計算可以得出：云煙（小熊貓家園）2個對角之間的最長距離為282.5 mm左右，而下滑通道的整體寬度在300 mm左右，當煙條出現傾斜時極有可能沖出滑道，因此必須添加限位裝置，用以修正扶穩煙條。

該成品煙條輸送裝置，其限位組件安裝在煙條輸送裝置的下滑道上端，該限位組件包括豎直板、連接板、支撐板及至少2個弧形擋板。

其設計示意圖如圖4所示。

煙條厚度為30 mm，橫向輸送裝置的開槽位置距離鏈板上邊緣40 mm左右，考慮到支撐板上須加裝弧形板，弧形板須滿足2個條件：一是彎曲后的部分避讓開橫向輸送過來的成品煙條；二是彎曲部分只對從下滑道下滑的成品煙條起作用。

因此，連接板的長度須盡量短，設計為20～25 mm左右；支撐板長度與下滑道整體寬度一致，為300 mm。

橫向輸送裝置寬度為120 mm，鏈板寬度100 mm，下滑通道上部分頂端的導煙板寬度為30 mm，弧形板圓心角度數為45°，弧長為50 mm左右，根據弧長公式和三角形的邊長公式可得

L=n×π×r/180（1）

式中：n是圓心角度數，r是半徑，L是圓心角弧長。

a2=b2+c2-2bc×cosA（2）

式中：a、b、c均為邊長，A為角度。

計算得出：圓半徑r為63.6 mm左右，豎直板伸出鏈板的部分a高度離煙條高度至少為48 mm。因此，豎直板長度理論值為

豎直板長度=煙條厚度30 mm+開槽位置40 mm+邊長48 mm+開矩形孔后剩余20 mm=138 mm。為了保證應用效果，實際設計長度增加20～40 mm，最后，豎直板的設計長度為160～170 mm。

由于云煙（小熊貓家園）單條重量較小，因此選用弧形板的材料，摩擦系數要小。最后，選用一種膠質材料，其與煙條接觸面為光面。

設計后的作用如下所述。

豎直板用于與成品煙條輸送裝置的橫向輸送通道上靠近下滑道的一端相連；連接板用于連接豎直板和支撐板；支撐板的一端與連接板相連，支撐板水平設置在下滑道的上端擋板的前方，弧形擋板的上端滑動設置在支撐板上，支撐板上設置有用于將弧形擋板鎖緊在支撐板上的鎖止組件；弧形擋板的內凹面背離下滑道，弧形擋板的外凸面用于與煙條相接觸。

新裝置原理圖如圖5所示。

根據設計要求，選擇在豎直板上開矩形孔，矩形孔沿豎直方向延伸，在橫向輸送通道靠近下滑道的一端設置螺孔，矩形孔與螺孔相對，緊固螺栓的螺桿穿過矩形孔與螺孔相對，螺桿與矩形孔滑動配合。選擇在支撐板上開長條形孔，弧型擋板的上端設置有安裝板，安裝板上設置有安裝孔，安裝孔為腰型孔，其方向與長條形孔方向垂直。緊固螺絲的螺紋段穿過安裝孔、長條形孔后與鎖緊螺母配合，該螺紋段與長條形孔滑動配合。選擇弧形擋板的材料為膠質皮料板。

限位裝置形狀圖如圖6所示。

3.3" 方案驗證與實施

該裝置在使用時，當成品煙條被輸送到下滑道的上端時，利用限位組件中至少2個弧形擋板的外凸面與煙條相接觸，對成品煙條進行限位，使得成品煙條不易歪斜，成品煙條也就不易滑出下滑道。同時，在弧形擋板與成品煙條接觸時，能夠對下滑的成品煙條起到減速作用，從而能夠避免成品煙條下滑速度過快而易滑出下滑道。使用變頻電機后可以根據生產實際實時調整該裝置的速度，避免煙條運輸不及時導致的堵塞。

經過實施，在使用期間再沒有發生煙條堵塞、煙條滑落、煙條掉落的問題，達到了較好的解決效果。

4" 結束語

通過觀察目前正在臨時使用的高速包裝機成品煙條輸送裝置，分析其優缺點，創新性地使用變頻調速電機和限位組件，通過實驗證明其可行性，并用于生產實踐，再沒有發生煙條頻繁堵塞、煙條滑落、煙條掉落的問題，具備很好的應用價值，在過渡使用期間運行良好，評價良好。

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