劉昌林，周恒正，陳勇

（四川中煙西昌卷煙廠，四川 西昌 615000）

0 引言

YB95條透明紙包裝機(jī)是ZB45卷煙包裝機(jī)組的下游機(jī)，完成卷煙包裝機(jī)組的最后一道工序即條煙透明紙的包裝，使煙條外觀更精美、內(nèi)在品質(zhì)更有保障。YB95條透明紙包裝機(jī)由條煙輸入、透明紙和拉線的供給、透明紙夾取、透明紙包裝以及條煙輸出等部分組成[1]。其中YB95透明紙夾鉗是透明紙夾取的關(guān)鍵部分，其作用是將粘貼上拉線的定長透明紙輸送到包裝位置，以便后工序的折疊、包裝成型，而透明紙夾鉗開合控制裝置就是控制夾鉗的活動夾頭在規(guī)定的相位打開或閉合，實(shí)現(xiàn)透明紙的夾取輸送和到位釋放[2]。

1 YB95條透明紙包裝機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行中存在的問題

YB95在實(shí)際運(yùn)行中最突出的問題是：透明紙不能準(zhǔn)確輸送到包裝位置導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)。通過調(diào)取設(shè)備故障停機(jī)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)每月每臺設(shè)備因透明紙輸送不到位引起的故障停機(jī)平均達(dá)高達(dá)453次，由此產(chǎn)生的每月故障處理累計耗時7.7小時，占設(shè)備運(yùn)行時間的1.54%，嚴(yán)重影響設(shè)備的正常運(yùn)行；且每次停機(jī)都會造成2條透明紙包裝不好的煙條，無疑增加了成本消耗。

2 YB95條透明紙包裝機(jī)運(yùn)行故障原因分析

通過設(shè)備實(shí)際運(yùn)行跟蹤，透明紙輸送不到位的原因統(tǒng)計如表1。

表1 YB95透明紙輸送不到位原因統(tǒng)計表

由此可見，造成YB95透明紙輸送不到位的主要原因是夾鉗拾取不暢。

2.1 YB95透明紙夾鉗開合控制裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理

YB95透明紙夾鉗開合控制裝置主要由凸輪、擺桿、連桿、控制壓桿、滾子臂、支座、轉(zhuǎn)軸、左右活動夾頭、壓簧、左右固定夾頭等眾多的零件組成。夾鉗活動夾頭的開合由凸輪控制（圖1），當(dāng)凸輪輪廓處于升程時，帶動擺桿向下擺動，通過連桿帶動控制壓桿向下運(yùn)動，控制壓桿下壓滾子臂，滾子臂下擺帶動與其連接的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動通過鍵傳動左側(cè)活動夾頭，夾頭克服壓簧壓力張開，同時通過傳動桿組件控制右側(cè)夾頭克服壓簧壓力與左側(cè)同時打開。夾頭張開，便于輸送到位的透明紙位于活動夾頭與固定夾頭之間。當(dāng)凸輪輪廓處于回程時，帶動擺桿向上擺動，通過連桿帶動控制壓桿向上運(yùn)動，釋放對滾子臂的下壓力；此時在左右兩側(cè)壓簧的作用下，轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)、滾子臂上擺，左右活動夾頭同時閉合，將位于夾頭之間的透明紙夾持住，實(shí)現(xiàn)隨后的輸送任務(wù)。

圖1 YB95透明紙夾鉗開合控制裝置原理圖

2.2 透明紙夾鉗拾取不暢的原因分析

經(jīng)過長時間觀察，透明紙夾取不順利或透明紙不能準(zhǔn)確輸送到包裝位置導(dǎo)致檢測停機(jī)的主要原因是：（1）夾取透明紙時夾鉗活動夾頭打不開或張開的度不足，無法滿足呈波浪形的透明紙的夾??；（2）透明紙夾取不牢，在隨夾鉗移動輸送中出現(xiàn)錯位、松脫現(xiàn)象。

通過結(jié)構(gòu)和工作原理分析，產(chǎn)生以上問題的根本原因：（1）從凸輪傳動到最后活動夾頭的開合，之間通過一系列的傳動件來進(jìn)行動力的傳遞，這一系列的傳動件中設(shè)計有鉸鏈和滑動軸承結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)車間較高濕度的環(huán)境中容易出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，銹蝕影響執(zhí)行件動作的靈活性和可靠性（圖1中畫圈位置為銹蝕高發(fā)部位）；（2）活動夾頭和固定夾頭之間的夾緊力由壓簧來實(shí)現(xiàn)，這里壓簧成為了一把雙刃劍，既是夾緊力的施加者又是活動夾頭打開的阻礙者。活動夾頭傳動部位的材質(zhì)為鋁合金，其張開動作是由轉(zhuǎn)軸通過4mm的平鍵進(jìn)行動力傳遞，正常狀況時，張開的動力需克服壓簧的作用才能控制活動夾頭打開，這個動作所需傳遞的扭矩較大。因此，作為動力傳遞的平鍵和活動夾頭的鍵槽極容易磨損，磨損后必將影響夾鉗正常工作。

綜合以上分析，有理由對現(xiàn)有YB95透明紙夾鉗開合控制裝置進(jìn)行改進(jìn)。

3 透明紙夾鉗開合控制裝置改進(jìn)研究

3.1 透明紙夾鉗開合控制裝置改進(jìn)方案

以上問題在許多使用同類型設(shè)備的廠家都有所反饋，處理方法集中在不改變原傳動設(shè)計基礎(chǔ)上，針對某一問題點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)[3-5]。本文提出全新夾鉗開合控制方案，完全拋棄原傳動方式，采用氣缸直接作用活動夾頭實(shí)現(xiàn)夾鉗的開合控制。方案原理如圖2所示：通過在左側(cè)傳動桿組件上方加裝一個微型氣缸，使氣缸活塞直接作用傳動擺桿上。新設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)通過二位五通機(jī)械換向閥控制氣缸的動作。當(dāng)氣缸活塞伸出時，活塞下壓傳動桿帶動左右活動夾頭克服壓簧壓力控制夾鉗打開；當(dāng)氣缸活塞縮回時，壓簧控制夾鉗閉合，從而實(shí)現(xiàn)夾鉗的開合。

圖2 方案原理圖

3.2 方案優(yōu)勢

（1）完全拋棄凸輪、擺桿、連桿、控制壓桿、滾子臂、轉(zhuǎn)軸等現(xiàn)有的傳動鏈，完全避免了傳動件可靠性差帶來的影響。（2）將與滾子臂連接的轉(zhuǎn)軸脫開，并拆除滾子臂，實(shí)現(xiàn)新方案傳動與原設(shè)計的傳動分離（見圖2畫圈位置）。（3）讓轉(zhuǎn)軸變?yōu)樾妮S不再作為動力的傳遞軸，消除傳動磨損以及其與支座支承處銹蝕的隱患，避免鍵與鍵槽對位的安裝困難（圖3）。（4）重新設(shè)計氣缸動作控制裝置，使氣缸活塞的動作與夾鉗開合的相位完全一致，在達(dá)到工作目的的同時大幅簡化了傳動鏈，提高夾鉗工作的可靠性。

4 氣動夾鉗開合控制裝置設(shè)計

4.1 氣缸及氣缸安裝位置的選擇

氣缸是實(shí)現(xiàn)夾鉗活動夾頭張開的動力源，其安裝在夾鉗上并隨夾鉗往復(fù)移動?？紤]到擺桿的制造材質(zhì)為鋁合金，因此氣缸作用點(diǎn)選擇在左側(cè)傳動擺桿銷軸的鎖緊螺釘，同時根據(jù)夾頭上蓋板外形尺寸、活動夾頭最大張開度以及夾鉗往復(fù)運(yùn)動通過的最小空間，選擇微型氣缸SDA16×10作為夾鉗開合的控制氣缸（圖3）。

圖3 新設(shè)計透明紙夾鉗示意圖

4.2 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計

4.2.1 凸輪安裝位置的選擇

凸輪轉(zhuǎn)動一圈對應(yīng)夾鉗完成一個周期工作，其安裝軸必須是轉(zhuǎn)動一圈要能完成一個完整工作周期的連續(xù)轉(zhuǎn)動的軸，同時所選位置附近應(yīng)具備換向閥的安裝條件。因此選擇YB65條盒紙包裝機(jī)的條盒紙鋼印壓印輥軸作為凸輪安裝位置。該軸由齒輪傳動，具有恒定的傳動比，轉(zhuǎn)動一圈完成一張條盒紙的輸送及鋼印的壓印任務(wù)，這個運(yùn)動周期與夾鉗往復(fù)運(yùn)動完成一次透明紙的夾取和輸送完全一致，同時該軸便于凸輪的安裝調(diào)試，在軸的附近還具備換向閥的安裝條件。

4.2.2 凸輪輪廓曲線設(shè)計

（1）夾鉗的開合相位必須遵照原設(shè)計要求，因此新凸輪的輪廓曲線必須參照原設(shè)計。（2）根據(jù)所選換向閥的行程最大量確定凸輪高點(diǎn)與低點(diǎn)的位置差。（3）根據(jù)安裝軸的位置條件并參照條盒紙輸送輥的外徑確定凸輪的基圓。

依據(jù)以上條件和要求畫出凸輪的輪廓曲線圖，并設(shè)計出凸輪，見圖4。

圖4 凸輪輪廓曲線圖

4.3 氣路連接和工作原理

凸輪、換向閥及新夾鉗安裝上機(jī)后進(jìn)行氣路連接。其工作原理：當(dāng)凸輪輪廓處于低點(diǎn)區(qū)域時，正壓氣源由機(jī)械換向閥A接口進(jìn)入氣缸活塞回退口，控制活塞回退，此時夾鉗活動夾頭在彈簧作用下處于閉合狀態(tài)；當(dāng)凸輪輪廓處于高點(diǎn)區(qū)域時，控制換向閥換向，正壓氣源由機(jī)械換向閥B接口進(jìn)入氣缸活塞伸出口，活塞伸出克服彈簧作用力控制夾鉗活動夾頭打開。

5 YB95透明紙夾鉗開合控制裝置技術(shù)改進(jìn)成效

改進(jìn)后夾鉗裝置避開了原設(shè)計短板，影響夾鉗開合以及活動夾頭損壞的問題迎刃而解，夾鉗的使用周期由6個月提升到2年以上，每月每臺設(shè)備因夾鉗夾持透明紙不順利引起的故障停機(jī)次數(shù)由414次降低到18次，故障率也由1.54%降低0.06%，顯著提升了設(shè)備運(yùn)行效率[6]。