申偉鵬

(許昌煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，河南許昌 461000)

0 引言

纖維濾棒成型機(jī)組是以二醋酸纖維素絲束為原料，集絲束開(kāi)松、上膠和濾棒成型為一體的煙用濾棒生產(chǎn)設(shè)備。它由纖維開(kāi)松上膠機(jī)和纖維濾棒成型機(jī)兩部分組成［1］，纖維開(kāi)松上膠機(jī)從絲束包中提取絲束，將絲束開(kāi)松、拉伸和消除卷曲，均勻噴灑上增塑劑后由輸送噴嘴送到濾棒成型機(jī)。纖維濾棒成型機(jī)把經(jīng)過(guò)開(kāi)松機(jī)處理過(guò)的絲束在煙槍部件中用濾棒成形將其包裹成濾條，在切割系統(tǒng)中由刀盤切成一定長(zhǎng)度的濾棒，再經(jīng)過(guò)鼓輪傳送將其輸送到下游設(shè)備。

1 工作原理及存在問(wèn)題

煙槍布帶傳送裝置傳送濾棒成形紙和卷起來(lái)的絲束使其通過(guò)煙槍，并對(duì)濾條的形成起輔助作用。如圖1所示，煙槍布帶傳送裝置由布帶導(dǎo)輥、布帶糾偏裝置、布帶張緊輥、布帶輪、張緊氣缸、布帶等組成。布帶是帶動(dòng)濾棒成型紙和絲束，配合煙槍使濾棒卷制成型的傳動(dòng)件。布帶是環(huán)形纖維織物，布帶的寬度取決于濾棒的直徑。布帶在布帶輪帶動(dòng)下，在布帶張緊輥、布帶壓輥、和布帶導(dǎo)向輥的約束下，以煙槍底板槽面為導(dǎo)軌，呈環(huán)形循環(huán)運(yùn)行［2］。布帶運(yùn)行的平穩(wěn)性是影響設(shè)備正常卷制成型的一個(gè)重要因素。

布帶通過(guò)煙槍時(shí)應(yīng)盡可能對(duì)中運(yùn)行，這樣濾棒成型紙?jiān)谀z水噴嘴處才不會(huì)發(fā)生擺動(dòng)，布帶中心到機(jī)身前側(cè)面尺寸必須保持為80 mm［3］。布帶跑偏有諸多原因，如傳動(dòng)導(dǎo)輥之間的軸線不平行、導(dǎo)輥表面不呈圓柱形、導(dǎo)輥兩端的直徑差異、表面加工缺陷、布帶張力不穩(wěn)定、布帶與導(dǎo)輥之間的摩擦力分布不均勻等。

圖1 煙槍布帶傳送示意圖

布帶糾偏輪對(duì)布帶運(yùn)行起導(dǎo)向作用，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)布帶在煙槍中的正確位置。糾偏輪表面設(shè)計(jì)有一環(huán)形凹槽，凹槽表面拋光并進(jìn)行碳氮共滲處理來(lái)提高耐磨性能，凹槽寬度與布帶寬度相當(dāng)。如圖2所示，當(dāng)布帶發(fā)生跑偏時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕1，調(diào)節(jié)旋鈕通過(guò)傳動(dòng)銷2帶動(dòng)螺紋軸6轉(zhuǎn)動(dòng)。布帶糾偏輪4通過(guò)軸承和擋圈安裝固定在襯套組件5上，布帶糾偏輪以襯套軸線為中心旋轉(zhuǎn)。螺紋軸與襯套組件之間通過(guò)細(xì)牙螺紋連接，形成一個(gè)螺旋副［4］。襯套組件由于煙槍底座7上的導(dǎo)向銷3的限制，不能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所以當(dāng)螺紋軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，襯套組件只能沿導(dǎo)向銷軸向方向前后移動(dòng)。襯套組件帶動(dòng)布帶糾偏輪前后移動(dòng)，從而調(diào)整布帶在煙槍中盡可能對(duì)中運(yùn)行。調(diào)節(jié)旋鈕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)布帶向外。調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)布帶向機(jī)身方向。

圖2 改進(jìn)前布帶糾偏裝置示意圖

手動(dòng)糾偏裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能滿足布帶調(diào)整的需求，但是這種糾偏機(jī)構(gòu)對(duì)操作人員要求有較高的操作技能，并且操作人員要定時(shí)關(guān)注布帶的運(yùn)行情況，否則布帶跑偏就容引起生產(chǎn)的濾棒質(zhì)量不合格甚至造成生產(chǎn)停機(jī)。為減少生產(chǎn)過(guò)程中的廢品和原輔材料消耗，降低操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，在手動(dòng)糾偏基礎(chǔ)上，通過(guò)控制程序?qū)崿F(xiàn)從檢測(cè)到糾偏一系列連續(xù)動(dòng)作的自動(dòng)處理。

2 改進(jìn)方法

布帶自動(dòng)糾偏裝置首先增設(shè)一套檢測(cè)裝置對(duì)布帶的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并增加相應(yīng)的電動(dòng)傳動(dòng)裝置形成布帶糾偏的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，最后再將檢測(cè)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)納入電控系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。布帶自動(dòng)糾偏裝置的工作原理:首先，當(dāng)布帶在傳感器下方經(jīng)過(guò)時(shí)，傳感器檢測(cè)布帶實(shí)際邊緣信息，并將檢測(cè)到的信號(hào)傳送給控制器。控制器判斷布帶實(shí)際位置與無(wú)偏移時(shí)的基準(zhǔn)位置的偏差以確切其偏移方向和偏移量，然后發(fā)出相關(guān)的糾正信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)［5］。如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后的布帶糾偏裝置原理框圖

該系統(tǒng)的傳感器用的是超聲波傳感器［6］，它針對(duì)透明和不透明的材料均能使用，在工作過(guò)程中不受外部光照的影響，對(duì)使用環(huán)境要求不高，能夠適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，精確到0.02mm的精度。在系統(tǒng)運(yùn)行前定位基準(zhǔn)位置，布帶如果相對(duì)于基準(zhǔn)位置發(fā)生偏移，便會(huì)遮擋住超聲波傳感器發(fā)出的超聲波信號(hào)，傳感器將位置變差信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的電壓信號(hào)，這樣既能知道偏移的方向又能精確的測(cè)出偏移量的大小，電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離處理后，送入控制器。執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用直流伺服電機(jī)，直流伺服電機(jī)在控制的精度，速度變換范圍，低速性能等很多方面都優(yōu)于其它電機(jī)?？刂破鞑捎萌珨?shù)字器件設(shè)計(jì)，支持開(kāi)關(guān)信號(hào)和模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換，抗現(xiàn)場(chǎng)的靜電，電磁干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定。

如圖4、圖5所示，煙槍布帶自動(dòng)糾偏裝置主要由伺服電機(jī)、傳動(dòng)軸、螺紋軸、布帶糾偏輪、超聲波傳感器及控制系統(tǒng)等組成。通過(guò)超聲波傳感器對(duì)煙槍布帶的運(yùn)行位置進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。如果煙槍布帶的位置和在控制系統(tǒng)中設(shè)定的有偏差，則控制系統(tǒng)通過(guò)伺服電機(jī)對(duì)煙槍布帶位置進(jìn)行調(diào)整。如果煙槍布帶位置超出控制系統(tǒng)中設(shè)置誤差范圍，則通過(guò)控制系統(tǒng)發(fā)停機(jī)信息，設(shè)備停機(jī)。

圖4 改進(jìn)后布帶糾偏裝置示意圖

圖5 改進(jìn)后布帶糾偏裝置傳動(dòng)示意圖

3 改進(jìn)效果

本文設(shè)計(jì)的布帶自動(dòng)糾偏裝置具有檢測(cè)精度高、控制靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。該裝置在纖維濾棒成型機(jī)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中能夠?qū)崟r(shí)有效地糾正布帶跑偏的現(xiàn)象，保證布帶的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了設(shè)備的有效作業(yè)率，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了原輔材料的消耗量。

［1］ 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)疫總局.GB/T18771.5-2002煙草術(shù)語(yǔ)第五部分:煙草機(jī)械［S］.2003.

［2］ 上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司.ZL22纖維濾棒成型機(jī)組機(jī)械操作手冊(cè)［Z］.1989.

［3］ 許昌煙草機(jī)械有限責(zé)任公司.ZL26B纖維濾棒成型機(jī)組機(jī)械操作手冊(cè)［Z］.2006.

［4］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.第四版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［5］ 何林玲，王志輝.纖維纏繞過(guò)程中的自動(dòng)糾偏控制研究［J］.機(jī)械制造，2010(12):9-12.

［6］ 蔡友發(fā)，鄭惠群.高精度超聲波糾偏控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2007(5):66-68.