小盒透明紙微剩余自動拼接系統(tǒng)的研制

【摘要】小盒透明紙包裝機(jī)（簡稱CH機(jī)）在更換原輔材料透明紙時(shí)，需要把機(jī)器停下來，由操作工用手動拼接裝置對透明紙進(jìn)行拼接，這種拼接方式增加了操作工勞動強(qiáng)度，影響了設(shè)備的有效作業(yè)率。通過對小盒透明紙自動拼接裝置的安裝空間、自動拼接機(jī)構(gòu)、透明紙定位器、透明紙微剩余量、電器控制方面等方面展開研究，實(shí)現(xiàn)了CH小盒透明紙?jiān)O(shè)備在運(yùn)行的情況下進(jìn)行全自動拼接過程，把透明紙剩余量降低到最低限度，減小了操作工的勞動強(qiáng)度，提高設(shè)備效率1.5個百分點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】CH小盒透明紙包裝機(jī);手動拼接;自動拼接裝置;透明紙微剩余量

引言

GDX1/X2卷煙包裝機(jī)組是意大利GD公司生產(chǎn)的設(shè)備，它由X1/X2包裝機(jī)、CH小包透明機(jī)包裝機(jī)、CT條盒包裝機(jī)和CV條透明包裝機(jī)組成。在機(jī)械、電氣方面具有優(yōu)良的穩(wěn)定性和可靠性，在我國煙草工業(yè)企業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，為我國煙草事業(yè)的發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)。但是就GDX1/X2包裝機(jī)組而言，CH小盒透明紙拼接的方式到目前為止一直是采用停機(jī)手動拼接的形式，由于受安裝條件和設(shè)備自身因素的限制，CH自動拼接裝置的設(shè)計(jì)一直是我們亟待解決的一個疑難問題。

1.透明紙手動拼接的工藝流程

CH小盒透明紙包裝機(jī)的手動拼接裝置，主要有手動拼接平臺和手動拼接烙鐵等組件構(gòu)成。經(jīng)過手動拼接組件與拉帶合成在一起向下輸送，正常工作時(shí)左右透明紙盤一個處于使用狀態(tài)，而另一個處于待料狀態(tài)。透明紙材料使用完畢后，機(jī)器由于缺乏原輔材料而自動停機(jī)。這時(shí)，操作工把待用的透明紙端部放在手動拼接平臺上，與使用完的透明紙對位后，壓下手動拼接烙鐵使它們粘接在一起后，剪斷用完的透明紙，完成了透明紙的手動拼接過程，然后重新啟動機(jī)器運(yùn)行。

2.手動拼接裝置存在的問題

2.1 每班生產(chǎn)工作時(shí)間10小時(shí)，每班每個機(jī)臺要更換12次左右的透明紙卷，一次手動拼接如果需要用時(shí)1分鐘，一個班就耗時(shí)12分鐘，則影響設(shè)備的有效作業(yè)率效率約百分之二。

2.2 手動拼接的過程由操作工手動操作完成，增加了操作工的勞動強(qiáng)度。

2.3 手動拼接操作過程中多次的停機(jī)、開機(jī)影響了設(shè)備工作的穩(wěn)定性和連續(xù)性，對產(chǎn)品質(zhì)量造成一定的影響。

3.問題的解決思路

3.1 機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)想

透明紙要在運(yùn)行的狀態(tài)下進(jìn)行自動拼接，拼接裝置就要隨透明紙一起運(yùn)動，在透明紙的輸送過程中完成自動拼接任務(wù)。所以機(jī)械方面的執(zhí)行機(jī)構(gòu)要采用一對大小相等，旋轉(zhuǎn)方向相反的拼接輥，拼接時(shí)拼接輥?zhàn)与S正在輸送的透明紙一起運(yùn)動。然后用安裝在拼接輥?zhàn)由厦娴那屑埖栋研枰鼡Q的透明紙裁斷，新的透明紙盤開始工作，拼接輥?zhàn)用啃D(zhuǎn)180°完成一次透明紙拼接過程，機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)提供動力。

3.2 電器控制的設(shè)想

電器方面主要由伺服電機(jī)、伺服放大器、可編程控制器、傳感器等元件組成，伺服放大器能精確地實(shí)現(xiàn)對伺服電機(jī)位置、和速度的控制。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)要求對拼接報(bào)警、拼接輥?zhàn)舆\(yùn)動、拼接時(shí)機(jī)器降速、拼接搭扣的位移剔除等控制要求，利用可編程控制器對執(zhí)行動作進(jìn)行編寫程序。

4.CH小盒透明紙微剩余自動拼接系統(tǒng)的研制實(shí)施

根據(jù)我們的解決思路，我們在對該項(xiàng)目的研制實(shí)施過程中主要解決了以下六項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：

4.1 小包透明紙自動拼接裝置的安裝空間設(shè)計(jì)

透明紙自動拼接技術(shù)能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，首先要考慮對該裝置進(jìn)行科學(xué)的布局。把原來手動拼接機(jī)構(gòu)拆除，增加了旋轉(zhuǎn)拼接機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)及電器控制系統(tǒng)等，這就要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析，使結(jié)構(gòu)合理緊湊，盡量保持設(shè)備原有結(jié)構(gòu)不會做大的改變，避免新裝置對透明紙輸送機(jī)構(gòu)和拉線輸送機(jī)構(gòu)產(chǎn)生干擾。根據(jù)所測得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和透明紙輸送的要求，我們利用原手動拼接機(jī)構(gòu)的一些安裝位置，在寬度尺寸250mm和高度尺寸350mm的區(qū)域內(nèi)安裝拼接裝置。

4.2 拼接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

透明紙自動拼接機(jī)構(gòu)的兩個轉(zhuǎn)軸上，分別安裝有兩個拼接輥?zhàn)与S軸一起轉(zhuǎn)動，透明紙每個拼接輥?zhàn)由嫌谢⌒握迟N區(qū)域、壓實(shí)對襯區(qū)域，鋸齒形切割刀、透明紙定位板等。一卷透明紙將要使用完時(shí)，電控系統(tǒng)發(fā)出指令，透明紙拼接機(jī)構(gòu)的拼接輥?zhàn)娱_始相對運(yùn)動，當(dāng)弧形粘接區(qū)域與另一個拼接輥的壓實(shí)區(qū)域接觸時(shí)，就把即將用完的透明紙和放在定位板處的另一卷待用的透明紙由膠帶粘合在一起，隨后，安裝在壓實(shí)區(qū)后面的鋸齒形切刀旋轉(zhuǎn)過來把用完的透明紙切斷，新的透明紙卷開始正常工作。

圖1 改造后的透明紙自動拼接傳動結(jié)構(gòu)示意圖

4.3 支承墻板的設(shè)計(jì)

支承墻板的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列條件：一是能夠支承拼接機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、輸紙輥、透明紙定位器、伺服電機(jī)等零部件，二是使各構(gòu)件布局合理，與機(jī)器連接可靠，拆卸、維修和操作方便。

圖2 安裝墻板結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)安裝空間的設(shè)計(jì)，利用密度較小的鋁合金作墻板的材料，設(shè)計(jì)了下圖所示支承墻板，利用原手動拼接平臺的螺紋連接孔，完成了支承墻板的安裝。

4.4 透明紙定位器的設(shè)計(jì)

透明紙壓紙定位器安裝在兩個輸紙輥的中間上方位置，主要作用是：

1）定位待用的透明紙，保證透明紙的拼接位置，提高自動拼接的準(zhǔn)確性。

2）透明紙開始自動拼接時(shí)，新的透明紙和即將用完的透明紙通過拼接區(qū)域粘合在一起后，鋸齒形切刀隨后對用完的透明紙進(jìn)行切割，新的透明紙材料開始正常輸送。

3）分離兩個透明紙，待用的透明紙粘貼好膠帶后，由壓紙定位器把其端部壓在定位塊處，下面的較寬位置能把待用透明紙端部和正在使用的透明紙隔開一定的距離，防止了透明紙粘連的發(fā)生。

4.5 透明紙微剩余量的設(shè)計(jì)

在透明紙驅(qū)動的活動擺桿區(qū)間，當(dāng)透明紙剩余的量在紙盤上全部用完后，活動擺桿到達(dá)左側(cè)的拉伸極限位置，這時(shí)確定擺桿拉伸的極限位置傳感器的安裝，把這個信號引入拼接的程序中，從而實(shí)現(xiàn)透明紙紙頭剩余量達(dá)到最小化，左右擺桿的極限位置傳感器被觸發(fā)后，立即執(zhí)行自動拼接程序，從而保證每一次拼接時(shí)透明紙剩余量為最少值。

4.6 電器控制方面的設(shè)計(jì)

電器方面主要實(shí)現(xiàn)三項(xiàng)功能：加裝微型可編程序控制器，編寫出相關(guān)應(yīng)用程序。用于實(shí)現(xiàn)所有自動降速、拼接、切割、剔除等功能。伺服電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)拼接裝置，完成周期拼接行程實(shí)現(xiàn)精確定位。需要拼接透明紙時(shí)，自動降低透包機(jī)運(yùn)行速度以增加拼接的可靠性，然后自動進(jìn)行拼接，拼接完成后立即提速，并實(shí)現(xiàn)自動剔除拼接紙頭的功能。

5.自動拼接裝置的實(shí)際運(yùn)行效果

經(jīng)過技術(shù)改造后，經(jīng)過半年的觀察，該裝置性能平穩(wěn)、安全可靠，操作簡單方便，拼接成功率達(dá)到99%以上，拼接后透明紙搭扣剔除率100%，小盒透明紙的剩余量由原來的26米達(dá)到了最小的極限值0.8-1.5米之間。證明本項(xiàng)目的研制取得了成功，隨后陸續(xù)在全廠同類型設(shè)備進(jìn)行了推廣應(yīng)用。

6.結(jié)束語

小盒透明紙包裝機(jī)自動拼接裝置的研制成功并推廣應(yīng)用，徹底解決了小盒透明紙包裝機(jī)停機(jī)更換透明紙的問題，收到了預(yù)期的效果。提高了該機(jī)型的自動化程度，也大大減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度，提高設(shè)備效率和節(jié)約原材料，每年為企業(yè)節(jié)約30多萬元，為企業(yè)取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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