PROTOS—M5卷煙機BOB—ME夾緊方式改進

李忠科　朱展翔　滕燕

摘 要：本文針對從德國虹霓公司引進的PROTOS-M5型卷煙機接裝紙自動更換機（以下簡稱BOB-ME）盤紙夾持直徑調(diào)節(jié)范圍小，只能適應一定規(guī)格材料的局限性進行設計改進。通過對BOB-ME結構及工作原理的分析，在不破壞設備原有結構的基礎上，通過采用外接不同規(guī)格夾緊爪套的方式，簡潔和高效地解決了BOB-ME夾緊盤無法夾持接裝紙規(guī)格低于盤徑設計值下限的問題，使BOB-ME具備快速適應不同規(guī)格盤徑接裝紙的能力。

關鍵詞：BOB-ME；夾緊爪套；盤紙更換機；夾持盤徑；快速更換

中圖分類號：TH162 文獻標識碼：A

2013年初，我廠從德國引進的3組PROTOS-M5卷煙機組的BOB-ME所要求使用的接裝紙盤徑范圍為450mm～500mm，而實際生產(chǎn)牌名中配套的接裝紙盤徑為420mm，遠低于裝置設計參數(shù)的下限，導致其無法夾持，不能為卷煙生產(chǎn)正常供料。為實現(xiàn)PROTOS-M5卷煙機組BOB-ME接裝紙供給系統(tǒng)與實際生產(chǎn)材料規(guī)格的匹配，使進口設備安裝就位后盡快具備調(diào)試生產(chǎn)能力，特進行研究攻關。

一、正文

1.問題分析

如圖1所示，BOB-ME中起夾持和輸送盤卷材料的盤卷提升器主要由氣缸、連桿、擺臂、夾緊爪等零件組成。

當盤卷提升器沿導軌運行至盤卷材料5的正上方，并下移至盤卷材料5厚度方向的中間位置時，電控系統(tǒng)控制氣缸1運動，氣缸1通過連桿2、擺臂3控制5個夾緊爪4同時以盤卷材料5為中心相向運動，并將盤卷材料5夾緊，使其隨著盤卷提升器運行到預定位置。

該裝置實際上是一個由氣缸1控制的連桿組，氣缸1的型號為DZF-40-80-A-P-A，是FESTO公司生產(chǎn)的非旋轉型柱塞式扁平式雙作用氣缸。其工作壓力范圍為1～10bar，工作行程為80mm，活塞直徑為40mm（當量直徑）。根據(jù)其結構與工作原理可知，在氣缸1工作行程一定的情況下，夾緊爪4的移動距離也就隨之確定，其移動距離無法在更大范圍內(nèi)進行調(diào)整。同時，接裝紙盤卷3的直徑需在額定范圍內(nèi)才能被有效夾持。對接裝紙盤卷直徑低于額定范圍下限值的，夾緊爪4無法對其夾持。

2.設計思路

如圖2所示，根據(jù)盤卷提升器的結構及工作原理，擬定初步方案是通過增長氣缸前端連桿2的方式，改變氣缸1的工作行程。

但通過模擬實驗發(fā)現(xiàn)，當連桿2長度增大至可以對盤徑為420mm的盤卷材料進行夾持時，會導致連桿4與限位塊6出現(xiàn)干涉，產(chǎn)生變形損壞，該方案不可行。通過進一步分析與比較，直接對傳動機構的輸出構件進行優(yōu)化可以避免對原有傳動方式的破壞，為此設想通過增大5個夾緊爪的寬度以彌補盤卷材料直徑的不足。考慮到改進后該裝置對不同直徑盤卷材料的適應性，決定采用在夾緊爪上增裝夾緊套的方式，增大夾持范圍，以達到改造目的。按照上述思路，擬定夾緊套設計原則：

（1）沿用原盤卷提升器工作原理，不破壞原結構。

（2）多規(guī)格標準化，拆卸方便、適應性強。

（3）不對夾持的接裝紙等盤卷材料造成損傷。

3.方案實施

依據(jù)上述思路和設計原則，設計加工出夾緊爪的附加夾緊套，如圖3所示。

新設計的夾緊爪套結構及形狀如圖3中左圖所示，它由兩部分組成：一端為爪套部分，另一端為工作部分。

爪套部分為中空，依據(jù)原夾緊爪2的外形設計，以原夾緊爪2的工作面為基準。中空部分恰好能套入原夾緊爪2，使其工作面與中空部分的底面相吻合。夾緊爪2的一端被夾緊爪套1的爪套部分卡住，另端通過一顆M3螺釘3鎖住，由此實現(xiàn)了夾緊爪套1與原夾緊爪2的固聯(lián)，使其可以隨原夾緊爪2一起實現(xiàn)伸出或收回動作。

為滿足與夾緊爪的配合要求，且具備夾持能力，通過繪圖軟件模擬將夾緊爪套工作部分的外觀尺寸確定為總長度66mm，厚度7mm，寬度25mm。這樣在氣缸行程及連桿長度不變的情況下，安裝夾緊爪套后，夾持最小盤卷材料的直徑縮小為450-25×2=400mm，即完全實現(xiàn)對直徑為420mm盤卷材料的夾持與輸送，夾緊爪套的材料采用7A04（舊稱LC4），系超高強度鋁合金，其密度為2.85g/cm3，抗拉強度大于等于530MPa，材質(zhì)輕、強度高，符合作為承力構件的要求。同時，在夾緊爪套工作部分設計加工3個Φ12mm通孔，進一步減輕重量，并對工作面進行打磨處理，使其不會出現(xiàn)因夾持力過大而導致盤卷材料損壞現(xiàn)象。

如圖4所示，分別將5個夾緊爪4套入加工好的夾緊爪套5的爪套部位，使夾緊爪4的工作面緊靠在夾緊爪套5的底面，然后用M3螺釘緊固即可。當夾緊爪套5與夾緊爪4固聯(lián)后，夾緊爪套5即會隨著在氣缸1、連桿2及擺臂3控制下的夾緊爪4運動，以實現(xiàn)對直徑為420mm的盤卷材料6的夾持。

4.改進效果

此項改進設計通過加裝夾緊爪套的方式，增加夾持范圍，可以更加靈活滿足生產(chǎn)需求。主要效果如下：

（1）拆裝方便，適應性強

夾緊爪套結構簡單，小巧實用，易拆易裝，只需一顆M3螺釘即可實現(xiàn)其與夾緊爪的固聯(lián)。而且夾緊爪套工作端寬度可以在一定范圍內(nèi)設計成多種規(guī)格，加裝夾緊套后的夾紙盤能夠適應不同盤徑的接裝紙，具有很強的靈活性。另外，由于夾持時，在壓力作用下爪套與盤卷材料為面接觸，因而不會對材料造成損傷。

（2）節(jié)約改造資金

本項改進只涉及一種零件，夾緊爪套的實際加工費用較低（150/件×5×3臺=2250元），遠比德國虹霓公司160萬的改造報價低，為企業(yè)節(jié)約了大量的改造投入。

（3）縮短改造周期

如果由外方實施改造，整個周期為半年，而自主實施改造，實際改造時間不足兩個月（包括驗證、試驗時間），周期縮短了4個月，為M5高速機組的快速投產(chǎn)，產(chǎn)生效益發(fā)揮了重要作用。

結語

通過對PROTOS-M5卷煙機組BOB-ME接裝紙供給系統(tǒng)的改進，增大了其使用不同直徑盤卷材料的范圍，為企業(yè)節(jié)約了資金及改造時間，滿足了生產(chǎn)實際需求，最終達到預期效果，目前已在企業(yè)3組PROTOS-M5卷煙機組上進行了推廣應用。

此項改進結構簡單、小巧，在不破壞原結構的基礎上有效實現(xiàn)了對不同直徑盤卷材料的夾持，得到了德國虹霓公司技術人員的高度贊賞，展現(xiàn)了基層維修人員的不畏困難，善于鉆研的工匠精神。但我們也要清醒地認識到，我們對進口超高速煙機設備的關鍵技術掌握還不足，有待在使用和管理中不斷學習，積累經(jīng)驗，盡快實現(xiàn)技術消化，并以此為基礎結合自身生產(chǎn)特點勇于革新，敢于突破，最終形成自主維護能力。

參考文獻

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