煙支束成型機構(gòu)的設(shè)計及應(yīng)用

吳濤 薛廷燦 馬旭輝 秦紹江

摘? 要：為解決YB42扁硬盒包裝機煙支束成型機構(gòu)在推煙過程中易出現(xiàn)殘煙、卡煙，機件干涉損傷等問題。對煙支束成型機構(gòu)進行整體合理的設(shè)計，采用新的組煙方式保證煙支束排列質(zhì)量，再以直線運動推桿以推煙排的方式，將上下5-5排列的煙組橫向推入煙支束通道中，與煙支束通道的配合銜接順暢。該設(shè)計機構(gòu)間配合精度要求相對較低，推煙板結(jié)構(gòu)簡單，工作連續(xù)性好，設(shè)備運行穩(wěn)定性顯著提升，該設(shè)計能夠有效改善煙組排列質(zhì)量，工作連續(xù)性好。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)塔? 模盒? 推煙板? 煙支束? 組煙

中圖分類號：TP23? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）09（a）-0078-03

Abstract： In order to solve the YB42 flat box packaging machine cigarette bundle forming mechanism in the process of pushing smoke prone to residual smoke， card smoke， machine parts interference damage and other problems， the cigarette bundle forming mechanism was designed as a whole and rationally， and a new group of cigarettes was adopted to ensure the quality of cigarette bundle arrangement. Then， by means of a linear motion push rod to push smoke exhaust， the 5-5 cigarette groups were pushed horizontally into the cigarette bundle passage， and the coordination and connection with the cigarette bundle passage were smooth. The design has a relatively low requirement for the precision of inter-mechanism coordination， simple structure of smoke pusher plate， good continuity of work and significantly improved stability of equipment operation. The design can effectively improve the quality of smoke group arrangement and good continuity of work.

Key Words： Turret; Mould box; Smoke pusher plate; Cigarette bundle; Smoke group

ZB42扁硬盒包裝機組在我廠用于高端卷煙生產(chǎn)，滿足了市場對卷煙包裝多品種、高檔次的要求，該機組額定生產(chǎn)能力：100包/min，煙支規(guī)格為：Φ7.8mm×92mm。YB42扁硬盒包裝機作為ZB42機組的主機， 其包裝形式為：雙倉扁盒、直包，煙支排列為5-5雙小包雙十排列包裝。在實際生產(chǎn)過程中，YB42煙支束成型機構(gòu)推煙耙在推入煙支束過程中易產(chǎn)生殘煙、卡煙、煙庫鋼片與推煙耙干涉損壞等問題;煙支束檢測受空間限制，檢測連續(xù)性較差。鑒于此，我們對YB42煙支束成型機構(gòu)進行分析研究，改善煙組排列質(zhì)量及推送方式，系統(tǒng)性提高該機構(gòu)的穩(wěn)定性。

1? 問題分析

卷接合格的92mm長的煙支進入到Y(jié)B42煙庫后，在下煙通道中排列成型的煙組由成型機構(gòu)推耙直接將其推入到橫向輸送的煙支束通道中;因此，推耙的推煙精度就顯得非常重要。然而，在機器設(shè)計中，推耙推煙時的運動軌跡僅在很小一個范圍內(nèi)允許有所偏差。但是在工程中推耙總成的所有零、構(gòu)件是在不斷的循環(huán)工作的，各零、構(gòu)件就要承受循環(huán)不斷的應(yīng)力作用，也就使得其零、構(gòu)件在運動中存在產(chǎn)生循環(huán)彈性變形以及塑性變形累積損傷的可能。分析驗證情況如下：

（1）在靜載荷的拉伸作用下，推耙所受應(yīng)力與其發(fā)生的塑性應(yīng)變是符合Hollomon定理：σ=K（εp）n。式中：σ—所受應(yīng)力;εp—塑性應(yīng)變;n—硬化指數(shù);K—硬化系數(shù)。實驗中我們測得：n=0.022，K=85.605kg/mm2，相關(guān)系數(shù)為r=0.939。

（2）從零到最大載荷的應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系為：ε=εe+εp=σ/E+（σ/K）1/n。推耙在循環(huán)工作時所有載荷的應(yīng)力幅以及它承受載荷后所產(chǎn)生的塑性應(yīng)變幅也是滿足Hollomon定理：σ=K1（εap）n1。式中：σ-循環(huán)應(yīng)力幅;εap-循環(huán)塑性應(yīng)變幅;n1-循環(huán)載荷下應(yīng)變硬化指數(shù);K1-循環(huán)載荷下硬化系數(shù)。

（3）通過階梯性等幅進行加載，測得n1=0.1556，K1=148.216kg/mm2，相關(guān)系數(shù) r=0.945。在實驗中，每一級加載后的穩(wěn)定滯后回線（如圖1）：推耙在循環(huán)工作下的應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系曲線為：εa=εae+εap=σa/E+（σa/K1）1/n1。從推耙在循環(huán)工作下的應(yīng)力應(yīng)變曲線（如圖2）中看出：推耙在循環(huán)工作下表現(xiàn)出循環(huán)應(yīng)變軟化的特點，應(yīng)力應(yīng)變率較靜加載更大。

實驗表明，推耙在不斷的循環(huán)工作中會越來越容易產(chǎn)生循環(huán)彈性變形從而導(dǎo)致推耙運動在工作時因各方面的外力及內(nèi)應(yīng)力的作用在某次的工作行程中產(chǎn)生微觀較大的形變而較大范圍偏離設(shè)計運動軌跡，當(dāng)偏離值大于機器設(shè)計所允許的最大范圍時就不可避免地產(chǎn)生了殘煙和卡煙現(xiàn)象的出現(xiàn)。循環(huán)工作時間越長，循環(huán)軟化現(xiàn)象越嚴(yán)重，也就使得殘煙和卡煙現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)。

2? 設(shè)計思路

通過實驗分析，YB42煙支束成型推煙機構(gòu)推煙過程易出現(xiàn)殘煙、卡煙、機件干涉損傷等問題，是由于機構(gòu)相互配合容錯率低，煙支到達煙庫下煙通道后，由推耙直接將5-5雙排煙組推入橫向煙支束通道中，這樣的設(shè)計不能保證煙支排列質(zhì)量，對機構(gòu)間的配合精度要求較高，推耙在運動過程中出現(xiàn)微小的形變便會產(chǎn)生較大范圍的軌跡偏離。因此，我們考慮參考和借鑒FOCKE350S包裝機的組煙方式，將原機組煙方式改為轉(zhuǎn)塔式模盒組煙，保證煙組排列整齊、緊密，再采用直線運動推桿將轉(zhuǎn)塔模盒中5-5雙排煙組以推煙排的方式推入橫向煙支束通道中（如圖3）。該設(shè)計能夠有效改善煙組排列質(zhì)量，機構(gòu)間配合精度要求不高，工作連續(xù)性好，整個機構(gòu)容錯率高。

2.1 機械部分設(shè)計

煙庫下煙設(shè)計為托板式，煙支在轉(zhuǎn)塔模盒內(nèi)完成組煙后，由推煙板推送煙組，推煙板由直線運動推桿驅(qū)動，一次性將5-5雙排煙組推入煙支束通道。在這里轉(zhuǎn)塔模盒前段設(shè)計成敞開式的開口，推桿為直線運動，轉(zhuǎn)塔為旋轉(zhuǎn)間歇運動，不存在循環(huán)工作過程中某一時刻產(chǎn)生微觀較大形變而改變運動軌跡的問題，與煙支束通道的配合銜接順暢?？疹^濾嘴檢測安裝在轉(zhuǎn)塔上，具備充足的安裝空間，轉(zhuǎn)塔為間歇運動可為煙支檢測提供必要的響應(yīng)時間，保證產(chǎn)品質(zhì)量檢測的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

2.2 電氣部分設(shè)計

組煙方式和推煙結(jié)構(gòu)已經(jīng)改變，所以需要在組煙時對推桿的動作與煙支到位信號和轉(zhuǎn)塔式煙庫進行對接，在組煙時轉(zhuǎn)塔式煙庫會靜止，在這個短暫的停頓中，轉(zhuǎn)塔式煙庫會有一個模盒的機械位置與上游煙庫對應(yīng)，此時推桿迅速伸出，上下兩層5-5煙組迅速在模盒內(nèi)完成。與此同時，在這個停頓中轉(zhuǎn)塔式煙庫的另一個模盒的機械位置會與YB42煙支束輸送通道在機械位置上處于同一軸線上，此時和組煙一樣，與之相對應(yīng)的推桿迅速伸出將模盒內(nèi)的煙組推入輸送通道中。所以轉(zhuǎn)塔、推煙機構(gòu)與上游煙支輸送通道及下游煙支輸送通道間的配合以及煙支檢測的電氣支持也必須配套跟上。因此采用獨立的PLC對轉(zhuǎn)塔煙庫和推煙機構(gòu)機構(gòu)進行控制，動作信號與上下游信號進行對接，確保煙支束成型和供給的準(zhǔn)確性和連貫性。

2.3 設(shè)備調(diào)試

（1）零點調(diào)整：點動設(shè)備運行到形成盒剛剛移動那一刻為機械零位（觀察人機界面）;

（2）空頭檢測1/濾嘴檢測1和空頭檢測2/濾嘴檢測2的調(diào)整;

①原理：按每分鐘110包計算：1min=60000ms;60000/110=545ms/360個脈沖=1.51ms;即每個脈沖用1.51ms;1.51ms*7個脈沖=10.06ms;即檢測脈沖間隔應(yīng)大于7個脈沖;

②調(diào)整原理：點動YB42運行檢測到位檢測位置，記下脈沖數(shù)，輸入數(shù)值時應(yīng)大于該數(shù)值，點動YB42運行到設(shè)備結(jié)束前的數(shù)值時，輸入數(shù)值時應(yīng)小于該數(shù)值。

③調(diào)整數(shù)值不要小于7個脈沖，調(diào)整時應(yīng)反復(fù)調(diào)整該數(shù)值到準(zhǔn)確為止。

④YB42調(diào)車數(shù)據(jù);

3? 應(yīng)用效果

通過對煙支束成型機構(gòu)的研究，采用新的組煙方式和推煙結(jié)構(gòu)后，該機構(gòu)設(shè)計合理，煙支排列整齊、緊密，推煙板結(jié)構(gòu)簡單，工作連續(xù)性好，整個機構(gòu)配合容錯率高，設(shè)備運行的穩(wěn)定性顯著提升。同時，采用新的組煙方式和推煙結(jié)構(gòu)后，煙支空頭和濾棒檢測裝置安裝于轉(zhuǎn)塔上，在線質(zhì)量檢測的有效性和準(zhǔn)確性得到了有效改善。

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