袁利強(qiáng)，韓薇，陳曦

（廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，南寧 530001）

1 引言

在生產(chǎn)實(shí)踐中，現(xiàn)有的卷包輔聯(lián)設(shè)備（如YF13/YF17），在更換卷煙牌號(hào)時(shí)或煙支首次傳過來進(jìn)入下煙通道時(shí)，必須人工托扶。由于煙道在高處，因而作業(yè)人員必須爬上機(jī)臺(tái)，既需細(xì)心托煙，還需小心踩空，完成煙支逐漸下落到煙庫。每次不僅要踩踏設(shè)備前臺(tái)，且有安全隱患。本文結(jié)合原設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能、特點(diǎn)、整體布局，研制開發(fā)一種卷包聯(lián)接煙支輸送設(shè)備輔助裝置，用來自動(dòng)托煙代替人工托扶，消除安全隱患，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率和可靠性，使卷煙生產(chǎn)流程更加自動(dòng)化。

2 方案原理分析

設(shè)計(jì)思路主要考慮以下幾方面的問題：（1）本廠平均每周清空煙機(jī)下煙通道2 到3 次（更換卷煙牌號(hào)或月末放假后次月首次上班），每次人工托扶，耗費(fèi)人力和時(shí)間，而且煙支容易亂造成浪費(fèi)。（2）每次開機(jī)的時(shí)候，如果卷接機(jī)組工作不順利，工人需要站在高位作業(yè)的時(shí)間延長，又無保護(hù)措施，存在安全隱患。（3）根據(jù)包裝機(jī)的空間結(jié)構(gòu)，在下煙道處安裝0.4m×1.5m的自動(dòng)托煙裝置有足夠大的空間。（4）自動(dòng)托煙裝置的電源由220V 直接提供，總功率約35W，不給煙機(jī)電源增加負(fù)擔(dān)。

根據(jù)設(shè)備情況，擬在下煙通道中設(shè)置一個(gè)托板8（圖1），托板固定在托架5 上。托架5 是安裝在直線滑塊機(jī)構(gòu)上；由其帶動(dòng)托板做上下運(yùn)動(dòng)。托板上下運(yùn)動(dòng)位置由位置傳感器感知。

托板上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖1 所示，用以帶動(dòng)托板上下準(zhǔn)確平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌和電機(jī)部件，該部件位于機(jī)器的左側(cè)，上部不增加設(shè)備的寬度；下部與上部平齊，增加寬度不多。整體上與主機(jī)協(xié)調(diào)；對原機(jī)使用及外觀都無影響。

圖1 托板上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

圖2 托板左右運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

托板左右運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖2 所示，托板在不同階段在下煙道中所處位置不同。托煙時(shí)處于通道中，完成托煙過程，托板被收起，能使煙支順暢通過。根據(jù)命令托板左右運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使托板處于正確的位置。該機(jī)構(gòu)位于下煙通道的后擋板左后側(cè)，托板從后擋板和左擋板的狹縫延伸到通道中的。該方式對煙支流無不良影響。

托板寬度伺服機(jī)構(gòu)如圖3 所示，根據(jù)托板所處上下位置點(diǎn)下煙通道的寬度，托板寬度伺服機(jī)構(gòu)跟隨其寬度的變化，以期煙支被托住而不會(huì)脫落。寬度變化由內(nèi)置直線機(jī)構(gòu)位置伺服系統(tǒng)完成，寬度指令有控制系統(tǒng)給出。

圖3 托板寬度伺服機(jī)構(gòu)

電氣控制部件如圖4 所示，用于協(xié)調(diào)及控制整個(gè)系統(tǒng)按預(yù)定的功能進(jìn)行，主要有五部分組成：①主控板，單片機(jī)微處理系統(tǒng)，控制協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)工作；②綜合功能板，輔助完成舌板位置伺服控制和其他一些功能；③直線機(jī)構(gòu)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模件，驅(qū)動(dòng)舌板直線機(jī)構(gòu)電機(jī)；④托板X 軸運(yùn)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模件，驅(qū)動(dòng)托板X 軸運(yùn)動(dòng)電機(jī)；⑤托板Y 軸運(yùn)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模件，驅(qū)動(dòng)托板Y 軸運(yùn)動(dòng)電機(jī)。

圖4 電氣控制部件

圖5 控制面板

控制面板如圖5所示，用于人機(jī)交互，控制指令。

3 工作過程描述

平時(shí)托板被收起在下煙通道左側(cè)（見圖6），當(dāng)需要托煙下來時(shí)，將手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)置于自動(dòng)位置，并點(diǎn)按“預(yù)備”開關(guān)。

托板左右運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)將托板從左側(cè)移動(dòng)至通道中，然后被提升到上端預(yù)定位置（見圖7），然后舌板伸出并與通道寬度匹配，進(jìn)入等待煙支流到來。

圖6 托煙前狀態(tài)

圖7 預(yù)備等待狀態(tài)

當(dāng)煙支流達(dá)到一定高度，勺型傳感器感知到后，指令托架帶動(dòng)托板下降（圖8）。在下降過程中，位置傳感器不斷感知托板所在位置，并把該處的通道寬度命令送給托板寬度伺服控制器，使托板保持與通道相匹配，保證煙支不會(huì)散落下去。

隨著煙支不斷被輸送過來，勺型傳感器高度達(dá)到預(yù)定高度，托板就不斷地下降，直至到達(dá)下端預(yù)定點(diǎn)（見圖9）。

圖8 托煙下降狀態(tài)

圖9 托板到達(dá)預(yù)定點(diǎn)

達(dá)到預(yù)定點(diǎn)后，等待機(jī)臺(tái)人員到來。機(jī)臺(tái)人員在需要時(shí)按下“歸位”按鈕，并人工接著煙支。此時(shí)托板開始向左運(yùn)動(dòng)，直至托板右側(cè)面和下煙通道左側(cè)面平齊。完成整個(gè)托煙過程（見圖10）。

4 操作方法

4.1 操作過程

（1）下煙過程：當(dāng)系統(tǒng)接到下煙過程命令后，電氣控制首先通過位置傳感器判斷托板所處的（上下）位置；根據(jù)該位置找出該點(diǎn)下煙通道的寬度，控制托板寬度位置伺服，使托板寬度與之相匹配。當(dāng)選擇自動(dòng)時(shí)，電氣控制根據(jù)煙堆傳感器信號(hào)使托板下移或停止，托板下降的速度可調(diào)。當(dāng)選擇手動(dòng)時(shí)，由人工按動(dòng)控制按鈕控制啟停。托板下降的速度可調(diào)，在托板到達(dá)底部預(yù)定的點(diǎn)后，會(huì)按照指令將托板收起。下煙過程就是從下煙命令起始點(diǎn)到托板到達(dá)預(yù)定點(diǎn)的這段過程。

（2）預(yù)備過程：預(yù)備過程必須在下煙通道內(nèi)無煙支的情況下選擇，否則有可能會(huì)損壞機(jī)構(gòu)。當(dāng)控制電路接到預(yù)備命令后，控制電路首先使托板寬度縮至最小，同時(shí)使托板處于機(jī)構(gòu)的最右端。此時(shí)托板位于下煙通道內(nèi)，然后被提升至上端的預(yù)定點(diǎn)；到達(dá)預(yù)定點(diǎn)后托板寬度會(huì)變化到與此點(diǎn)的下煙道跨度相匹配，并觸發(fā)下煙過程。

（3）歸位過程：托板到達(dá)預(yù)定點(diǎn)后停止在該位置，等待擋車工指令。當(dāng)接到歸位命令后，將托板收回到預(yù)定位置。

圖10 托煙完成，托板收起

4.2 操作設(shè)置

該裝置上有操作面板，面板上有相應(yīng)的開關(guān)。

（1）“手動(dòng)/自動(dòng)”選擇開關(guān)。該開關(guān)選擇“手動(dòng)”、“自動(dòng)”功能。

（2）“下煙/歸位”帶指示燈命令開關(guān)。當(dāng)要想啟動(dòng)下煙過程時(shí)，按下此開關(guān)。自動(dòng)時(shí)下煙過程被自動(dòng)執(zhí)行，手動(dòng)時(shí)只有當(dāng)開關(guān)被按下時(shí)才有效。當(dāng)下煙過程完成后，再按該按鈕啟動(dòng)歸位過程。

（3）“預(yù)備”帶指示燈命令開關(guān)。當(dāng)要想啟動(dòng)預(yù)備過程時(shí)，按下此開關(guān)。自動(dòng)時(shí)預(yù)備過程被自動(dòng)執(zhí)行，手動(dòng)時(shí)只有當(dāng)開關(guān)被按下時(shí)才有效。

（4）“急?！泵铋_關(guān)。當(dāng)自動(dòng)時(shí)，可使托板上下運(yùn)動(dòng)停止。

（5）裝置電源開關(guān)。運(yùn)行時(shí)打開，不運(yùn)行時(shí)把其關(guān)閉。

5 結(jié)語

該自動(dòng)托煙裝置在柳州煙廠安裝好后，我們在7000支/min 速度下各進(jìn)行了200 次測試，自動(dòng)托煙裝置成功率為100%。消除了安全隱患，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了因煙支亂造成的原輔材料浪費(fèi)。

本文以保障安全生產(chǎn)、增加可靠度等要求作為指導(dǎo)思路，建立了包裝機(jī)下煙道自動(dòng)托煙的設(shè)計(jì)模型。本設(shè)計(jì)伺服電機(jī)精確控制，同步輪同步帶高精度定位，投資相對較低。通過將近一年的運(yùn)行，效果良好，有效地解決了包裝機(jī)下煙道托煙安全生產(chǎn)的問題，此設(shè)計(jì)可推廣應(yīng)用到多數(shù)卷煙廠。

［1］聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［2］張莉松，胡祐德，徐立新.伺服系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2008.

［3］王建華.電氣工程師手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.