單道離合條煙輸送線動力柔性控制裝置與應(yīng)用

劉振亞 張 楠 譚鵬飛韓偉中 邱建雄

（1.新鄭卷煙廠 河南新鄭 2.傲派自動化設(shè)備有限公司 廣州3.深圳煙草工業(yè)有限責(zé)任公司 廣東深圳 4.浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司杭州煙廠 杭州）

一、概述

隨著卷煙生產(chǎn)日益自動化，條煙輸送系統(tǒng)在各卷煙廠已經(jīng)成為生產(chǎn)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置，其輸送通道基本都是采用可轉(zhuǎn)彎高分子工程塑料鏈帶，動力驅(qū)動裝置采用單電機連接一條長軸剛性帶動多個鏈輪，拖動多條輸送通道（圖1、圖2）。

圖1 動力頭結(jié)構(gòu)

圖2 控制原理

可轉(zhuǎn)彎高分子工程塑料鏈帶因其材料特性，所能承受的額定拉力一般在400～500 kg，極限拉力一般不超過800 kg，且不能承受較大的沖擊負(fù)載，動力驅(qū)動電機需要安裝變頻調(diào)速裝置或軟啟動器來實現(xiàn)輸送鏈帶軟啟動以及軟停車。

單電機同時驅(qū)動多條輸送通道，雖然設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、占用空間??；動力源少，維護(hù)方便；控制系統(tǒng)簡單，節(jié)省投資，但同時有如下問題：①由于可轉(zhuǎn)彎高分子工程塑料鏈帶需要軟啟動和停止，單電機剛性動力裝置不能實現(xiàn)每組輸送線中任一單道輸送線的自動啟動、停止，且必須在整組輸送線停機后進(jìn)行手動設(shè)置才可以離合某條單道輸送線；②當(dāng)生產(chǎn)過程中發(fā)生故障或者其他原因需要停止其中某條輸送線通道時，必須整組輸送線一同停機，再手動操作分離需要停止運行通道的離合器，然后才能重新由慢到快地啟動輸送系統(tǒng)；③某一輸送線出現(xiàn)問題可能導(dǎo)致故障被擴大化，影響到其他輸送通道正常運行，打亂正常生產(chǎn)秩序，同時增加維修難度，維修效率降低。

卷煙企業(yè)訂單化生產(chǎn)系統(tǒng)越來越嚴(yán)謹(jǐn)，生產(chǎn)秩序被打亂非常不利于企業(yè)生產(chǎn)的計劃和安排。因此，設(shè)計一種既有單電機剛性驅(qū)動多線輸送通道的優(yōu)點，又可實現(xiàn)每組輸送線中任一單道輸送線的獨立自動柔性啟動、停止的裝置，是非常必要的。

二、單道離合條煙輸送線動力柔性控制裝置

1.設(shè)計目的

（1）實現(xiàn)多線條煙輸送線中單通道自動離合，且離合過程能夠滿足工程塑料鏈帶、鏈板柔性啟動和柔性停車的要求。

（2）可以保證系統(tǒng)長時間無故障運行，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)零件。

（3）可以直接替換現(xiàn)有的輸送線單電機多線動力裝置，便于改造及布局。

2.構(gòu)成

該裝置主要由6個部件構(gòu)成（圖3）：①機架，用以支撐和安裝電機、傳動軸、導(dǎo)輪軸、護(hù)罩、護(hù)板及吊裝碼、輸送線的連接；②動力，包括主電機與從電機；③主動輪軸，主動鏈輪帶動輸送鏈帶作輸送運動，主動鏈輪、滾子鏈輪與電磁離合器組裝，起離合作用；④從動軸，軸上的滾子鏈輪與主動軸連動，滾子鏈輪與電磁離合器組裝，起離合作用；⑤導(dǎo)輪，實現(xiàn)輸送鏈帶的導(dǎo)向；⑥底板護(hù)板，防止物體脫落、掉下和防塵，同時起人行通道安全防護(hù)作用。

圖3 新式動力頭結(jié)構(gòu)

3.控制原理

單道離合條煙輸送線動力驅(qū)動裝置通過主電機、輔助電機和離合器之間的傳動轉(zhuǎn)換實現(xiàn)多線鏈?zhǔn)捷斔蜋C中單一輸送線的啟停（圖4）。

圖4 新式動力頭控制原理

（1）輸送系統(tǒng)需要正常啟動時，主離合器接合、輔助離合器斷開，主電機以正常運行速度啟動，通過變頻器控制帶動驅(qū)動裝置控制的所有輸送通道緩慢啟動，這時設(shè)備投入正常運行。

（2）當(dāng)輸送線正常工作后，若要停止其中某條單一或多道輸送線時，輔助電機在變頻控制下快速啟動，當(dāng)輔助電機轉(zhuǎn)速達(dá)到與主電機轉(zhuǎn)速一致時，對應(yīng)通道的主離合器斷開、輔助離合器結(jié)合，通過輔助電機緩慢減速實現(xiàn)對應(yīng)的輸送線停止，其余輸送線由主電機帶動繼續(xù)運行。

（3）系統(tǒng)正常運行時若要啟動原本停止的任一輸送線，只需對應(yīng)輸送通道的輔助離合器結(jié)合，隨后輔助電機緩慢啟動，當(dāng)主電機和輔助電機轉(zhuǎn)速相同時，主離合器開始結(jié)合，輔助離合器開始脫離，完成某一輸送線啟動工作。

（4）輸送線的啟、停操作通過在每個動力頭位置的PLC控制柜進(jìn)行自動控制，并通過PLC的聯(lián)網(wǎng)運行，可以通過遙控實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。

三、應(yīng)用及效果

（1）通過主電機、輔助電機和離合器的有機結(jié)合，實現(xiàn)多條同時運行的輸送帶中任意一條實現(xiàn)單道離合，柔性控制啟動或停止，避免離合控制時對輸送鏈帶的剛性沖擊。離合器動作時，主動盤和從動盤間相對轉(zhuǎn)速均為零轉(zhuǎn)差動作，有效地避免了離合過程對離合器本體的沖擊和磨損，離合器可以長時間無故障、免維護(hù)運行。

（2）多線同時控制的剛性驅(qū)動裝置，排除故障時需停止驅(qū)動裝置帶動的所有輸送設(shè)備，單道離合條煙輸送線動力驅(qū)動裝置為柔性控制，排查故障時只需停止故障輸送線，維修目的明確，實施方便，維修時間明顯減少；某一輸送線發(fā)生故障時僅需停止故障輸送線，其他輸送線可正常運行，消除因單一輸送線故障對整個輸送系統(tǒng)的影響；某道輸送線的下道工序出現(xiàn)故障時，可柔性控制其單一輸送線的停止，避免故障擴大化，防止生產(chǎn)秩序被打亂。

（3）實現(xiàn)自動化控制，驅(qū)動裝置在啟、停時完全由控制系統(tǒng)實現(xiàn)，自動化程度提高，操作簡單，且可遠(yuǎn)程控制。

實踐表明，改造后條煙輸送線動力驅(qū)動裝置運行效果良好，達(dá)到了預(yù)期目的，對比結(jié)果見表1。

表1 新驅(qū)動裝置與老裝置運行數(shù)據(jù)對比

單道離合條煙輸送線動力驅(qū)動裝置經(jīng)過改造，條煙輸送系統(tǒng)自動化控制程度明顯提升。其柔性控制、單道離合技術(shù)安全可靠、方便實用，且過程全部實現(xiàn)自動化控制，降低了操作的復(fù)雜程度；單道離合驅(qū)動裝置能夠針對性的排除故障，維修難度明顯降低，減少了維修時間，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率和整個物流輸送系統(tǒng)的自動化程度，給企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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2 何權(quán).條煙輸送系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn).煙草科技，2012(10):28—31.

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6 任振輝.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用.中國水利水電出版社，2008

7 姜懷業(yè).條煙輸送線傳動裝置的設(shè)計改進(jìn).機械工程師,2011（3）:143—144

8 徐幫文.條煙輸送帶涂油潤滑方式的改進(jìn).科技資訊,2011(17):84

9 王文輝.條煙輸送系統(tǒng)的設(shè)計.機電信息,2004(14):17—18