YB95包裝機負(fù)壓吸風(fēng)管路自動清潔裝置的研制

羅文成

（陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司漢中卷煙廠，陜西漢中 723102）

0 引言

ZB45硬盒包裝機組是一種集機、電、氣為一體的自動化包裝設(shè)備，也是目前國內(nèi)煙草生產(chǎn)企業(yè)的主流包裝設(shè)備。該機組具有自動化程度高、檢測系統(tǒng)完善、包裝速度快、包裝質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡單、維修方便等特點。在實際生產(chǎn)過程中，由于工作環(huán)境中粉塵導(dǎo)致氣路堵塞而出現(xiàn)故障。其中，YB95包裝機第一提升處就是易發(fā)生故障的部位之一。負(fù)壓吸風(fēng)管路堵塞后，導(dǎo)致各個吸嘴處的負(fù)壓吸風(fēng)大小不一或沒有吸風(fēng)，透明紙在第一提升器擋板處定位不準(zhǔn)確，在提升過程中透明紙出現(xiàn)跑動引起條盒透明紙包裝質(zhì)量問題。由于設(shè)備無法自動清潔負(fù)壓吸風(fēng)管路，所以只能進行人工清理。但是，人工清理不僅費時費力，而且維修位置狹小、不便于操作。通過對YB95包裝機負(fù)壓吸風(fēng)系統(tǒng)的研究并結(jié)合實際，對其進行改進。

1 YB95包裝機負(fù)壓系統(tǒng)的工作原理

如圖1所示，負(fù)壓由氣源（或真空泵）輸送后分3路：一路輸送至YB55包裝機，一路輸送至YB65包裝機，另一路輸送至YB95包裝機。通過凸輪控制的滾輪式機械閥分為2路：一路控制第一提升上2個透明紙定位吸嘴，另一路控制第一提升通道口外擋板上的4個透明紙定位吸嘴座。當(dāng)切割成定長的透明紙被雙頭夾鉗拉至包裝工位的過程中，在凸輪的控制下透明紙在夾鉗輸送的過程中始終被外擋板上的4個吸嘴向上的吸力吸附著，從而保證透明紙的精確定位。當(dāng)?shù)谝惶嵘b置將條包提升至與透明紙匯合處時，凸輪處于下降曲線，滾輪式機械閥換向，使負(fù)壓回路的負(fù)壓斷開，透明紙釋放，同時負(fù)壓回路接通第一提升上的2個定位吸嘴，將透明紙兩端吸牢，并隨條包一起提升，使透明紙在提升過程中定位，不至于傾斜而影響包裝質(zhì)量。當(dāng)?shù)谝惶嵘龑l包和透明紙輸送至最高位時，條包透明紙推送板進行推送動作，在第一提升板高位停頓的間隙，凸輪曲線變化，滾輪式機械閥換向負(fù)壓斷開，透明紙釋放。這樣，透明紙隨硬條順利地被推入中層平臺的水平位置，完成透明紙的折疊及熱封。

2 存在問題和原因分析

現(xiàn)實生活中灰塵無處不在，也無法避免，在卷煙包裝車間也是如此。卷煙設(shè)備多處都用到了負(fù)壓系統(tǒng)，空氣中的灰塵很容易被吸入管路，清理不及時很容易產(chǎn)生積垢、堵塞管路。堵塞后，一般都是人工清理。據(jù)統(tǒng)計，該設(shè)備每月人工清理2次，每次平均耗時約20 min，費時費力，還影響設(shè)備的有效作業(yè)率。

圖1 YB95包裝機負(fù)壓系統(tǒng)

2.1 環(huán)境因素對負(fù)壓管路的影響

YB95包裝機負(fù)壓系統(tǒng)主要功能是條包透明紙和條包匯合處前的第一提升處使用負(fù)壓對條包透明紙進行精確定位，保證透明紙成型過程中平穩(wěn)，不產(chǎn)生移位，從而保證條包質(zhì)量的穩(wěn)定（圖2）。由于生產(chǎn)現(xiàn)場空氣濕度的變化、透明紙表面的顆粒物、有的操作工不規(guī)范的操作（如保養(yǎng)時不關(guān)閉負(fù)壓）以及透明紙在輸送過程中產(chǎn)生的靜電等原因，空氣中的浮沉、煙末等容易吸入管路中，形成積垢。在現(xiàn)場維修和輪保清理時，發(fā)現(xiàn)擋板兩側(cè)吸嘴容易堵塞。主要原因是擋板兩側(cè)的吸嘴較?。ㄎL(fēng)孔直徑2 mm）。當(dāng)負(fù)壓管路堵塞后，透明紙在吸嘴下面不能準(zhǔn)確定位，容易造成透明紙歪斜，從而造成拉線錯牙。這是B類缺陷，根據(jù)卷煙包裝工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，超過2 mm時就要返工。

圖2 YB95包裝機透明紙定位原理

2.2 負(fù)壓系統(tǒng)對清潔工作的影響

負(fù)壓系統(tǒng)堵塞的主要原因是負(fù)壓系統(tǒng)積灰、積垢沒有及時清潔所致。多數(shù)清理操作是在輪保時進行的，只有少數(shù)是在現(xiàn)場維修時進行。由于里外側(cè)負(fù)壓吸附口時直徑為2 mm的小孔容易堵塞，造成拉線錯牙。由于空間狹小，不便于拆卸和安裝，特別是擋板內(nèi)側(cè)的吸嘴，而且經(jīng)常拆卸容易損壞接頭。如果拆卸兩側(cè)擋板，需要反復(fù)調(diào)整條煙通道，工作量過大。因此，對此問題進行研究，以解決拉線錯牙的問題。

3 改進方案確定

負(fù)壓吸風(fēng)的清理在輪保和現(xiàn)場維修時采用壓縮空氣進行清潔。在實際操作時常采用2種方法：一種是拆掉YB95包裝機負(fù)壓主管路，接上壓縮空氣，手動盤車進行清理，機器一個工作循環(huán)清理一次；另一種是拆卸吸嘴及負(fù)壓管路的接頭，用壓縮空氣逐一清理。但在實際操作過程中由于空間所限，不便于拆裝。拆卸擋板雖然方便，但是恢復(fù)不易，浪費時間。

對此，受第一種清潔方法的啟發(fā)設(shè)想在生產(chǎn)過程中，對負(fù)壓系統(tǒng)進行清理，增加清理頻率，這樣保證了負(fù)壓系統(tǒng)一直處于暢通狀態(tài)，保證透明紙的準(zhǔn)確定位，提升產(chǎn)品質(zhì)量。因此，考慮在負(fù)壓管路上加裝一套清潔氣路，在YB95包裝機停送透明紙時，負(fù)壓切換成正壓，對負(fù)壓系統(tǒng)進行清潔。正常運行時負(fù)壓常通，保證設(shè)備正常運行，從而保證條包拉線的穩(wěn)定。

有2個設(shè)計方案備選。

方案1，在負(fù)壓管路上加裝2個電磁閥：1個負(fù)壓常開電磁閥，1個正壓常閉電磁閥。2個電磁閥聯(lián)動，電氣信號從YB95包裝機透明紙切刀離合器處取信號，當(dāng)透明紙停送時，發(fā)送1個電信號，驅(qū)動負(fù)壓常開電磁閥，讓其閉合，同時驅(qū)動正壓常閉電磁閥，讓其打開進行清理，達到自動清潔的要求。

方案2，加1個二位三通負(fù)壓電磁閥直接進行正負(fù)壓轉(zhuǎn)換：正常狀態(tài)是負(fù)壓，當(dāng)停送透明紙信號發(fā)出時；負(fù)壓轉(zhuǎn)換為正壓，用壓縮空氣對負(fù)壓系統(tǒng)進行清潔。從YB95包裝機負(fù)壓總路上進行改造，介入該部分控制系統(tǒng)，分為機械部分和電氣部分。

以上2種方案都能達到自動清潔的目的。從經(jīng)濟方面、實施難易程度方面以及穩(wěn)定性方面考慮，采用方案2。

4 方案實施

4.1 電磁閥的選擇

通過分析及驗證，采用世界著名企業(yè)意大利UINIVER公司負(fù)壓電磁閥來實現(xiàn)。該閥的穩(wěn)定性及可靠性很好。為了備件的統(tǒng)一，采用YB45小盒包裝機商標(biāo)紙負(fù)壓電磁閥，型號為AG-3041。改造后的氣路控制如圖3所示：當(dāng)設(shè)備正常運轉(zhuǎn)時，電磁線圈處于失電狀態(tài)下，1和3接通，負(fù)壓接通，對透明紙進行定位，設(shè)備正常運轉(zhuǎn)；當(dāng)煙條剔除，YB95包裝機透明紙停送時，電磁閥得電，壓縮空氣4進入閥體推動閥芯向下運動，負(fù)壓斷開，此時2和3接通，正壓接通，隨著設(shè)備的運轉(zhuǎn)完成一個工作循環(huán)的清潔。由于煙條剔除，主要剔除不合格的煙條，這個動作在開機過程中隨時都可能有，因此完成YB95包裝機負(fù)壓系統(tǒng)隨時清潔的目的；反之當(dāng)不剔除時，電磁閥失電，真空閥恢復(fù)常態(tài)又接通，設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，完成一個個循環(huán)。

4.2 氣路安裝

負(fù)壓和壓縮空氣從YB55包裝機分配閥上引出，管路的接法如圖4所示。

從YB55包裝機正壓分配器由4 mm的PC（PolyCarbonate，聚碳酸酯）管引出的壓縮空氣經(jīng)過型號為PHW04-01G的三通后分2路：一路通向電磁閥，在透明紙停供時，推動閥芯，進行正負(fù)壓的轉(zhuǎn)換；一路通過LSA-04型節(jié)流閥，PC04-02的管接頭，1/2*1/4的補芯及加工的管接頭（加工件3）相連接最后再與閥體相連。將可調(diào)的壓縮空氣送入YB95包裝機的負(fù)壓管路中。

圖3 改造后的氣路

圖4 氣路接法

從YB55包裝機負(fù)壓分配器由10 mm的PC管經(jīng)過型號為PC10-04的接頭后與加工的管接頭（加工件3）相連接，最后再與閥體相連。設(shè)備正常運行時，將負(fù)壓送入YB95包裝機的負(fù)壓管路中。

加工的管接頭（加工件4）安裝在YB95包裝機的箱體上，一端連接箱體內(nèi)的負(fù)壓管路，一端連接型號為PC10-03的管接頭，然后由10 mm的PC管引出，與型號為PC10-04的管接頭、加工的管接頭（加工件6）相連。最后與閥體相連。與來自YB55包裝機的正壓、負(fù)壓相通。

4.3 電器信號選擇

YB95包裝機的自動清潔功能主要在停供透明紙時啟用。停供透明紙有2種情況：一種是按下手動按鈕脫開離合器停供透明紙；另外一種是YB65包裝機剔除不合格品時離合器自動脫開停供透明紙。如果從離合器電磁閥取電，以上2種情況都會進行自動清潔。在第一種情況下設(shè)備的頻次較高，雖然清理靈活，但是浪費能源，經(jīng)濟性較差。在第二種情況下，透明紙停供、切刀制動器工作，從制動器上取電，既能達到清潔的頻次，又能節(jié)約能源，所以采用此方案。

5 效果驗證

自動清潔裝置實施完成后應(yīng)用在車間7#機組。經(jīng)一段時間的運行后，對該裝置的使用效果進行統(tǒng)計，沒有再出現(xiàn)因吸風(fēng)孔堵塞而引起的拉線錯牙。由于清潔工作是在開機過程中進行的，所以也不需要單獨的清潔時間。但是，在運行過程中發(fā)現(xiàn)清潔時的噪聲較大，壓縮空氣中的雜質(zhì)會殘留在吸嘴上，造成透明紙的二次污染。因此決定在壓縮空氣氣路上加裝過濾減壓閥（型號為AW20-01BE-C），對壓縮空氣進行過濾。經(jīng)過試驗測試，減壓閥的壓力調(diào)整到（0.2～0.4）MPa時比較合適：<0.2 MPa時，壓力太小真空閥打不開達不到清潔效果；>0.4 MPa時，噪聲較大。如果主管路壓縮空氣壓力較低或有波動時，會因壓力達不到設(shè)定值（0.4 MPa）而停車。改進后經(jīng)過一段時間觀察，系統(tǒng)穩(wěn)定。

改造前，每次輪保需要人工拆卸清潔YB95包裝機透明紙負(fù)壓吸風(fēng)管路，不僅會對接頭造成磨損和損傷，而且每次徹底清理需要用時約20 min。改造為自動清理后，在設(shè)備運行過程中隨時可以進行清潔工作，保證了真空管路的暢通，解決了由負(fù)壓管路堵塞造成的拉線錯牙，達到了預(yù)期目的。

6 結(jié)論

通過對YB95包裝機負(fù)壓吸風(fēng)裝置的改造，實現(xiàn)了吸風(fēng)管路的自動清潔，減輕了維修工的勞動強度，提高了設(shè)備的自動化程度，在YB95中具有很大推廣價值。