基于高壓噴氣的FOCKE FX703內(nèi)框卡紙?zhí)蕹b置設(shè)計

袁戰(zhàn)偉，李 丹，周 明，嚴(yán) 濤，劉 巍，徐 陽

(紅云紅河集團 昆明卷煙廠，云南 昆明 650202)

0 引言

昆明卷煙廠新引進并投入使用的FOCKE FX硬盒包裝機采用雙通道設(shè)計，生產(chǎn)速度可達700包/分鐘，應(yīng)用了大量的新技術(shù)，具有控制系統(tǒng)先進、驅(qū)動系統(tǒng)穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。在FOCKEFX機組中，為了降低小盒商標(biāo)紙消耗，技術(shù)人員對吸取小盒商標(biāo)紙部分進行了程序改造，若空頭檢測、缺濾嘴檢測等識別到缺陷煙包時，則小盒商標(biāo)紙吸風(fēng)電磁閥釋放，小盒商標(biāo)紙不被吸下，內(nèi)框卡紙?zhí)蕹b置剔除相應(yīng)工位的內(nèi)框卡紙。但當(dāng)內(nèi)框卡紙被剔除時，經(jīng)常會發(fā)生內(nèi)框卡紙堵塞的情況，造成設(shè)備停機，操作人員需手動清除堵塞的內(nèi)框卡紙。近半年設(shè)備運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明：平均每月每臺設(shè)備內(nèi)框卡紙堵塞頻次為274.3次，嚴(yán)重影響了設(shè)備的運行效率，并造成煙用商標(biāo)等資源的浪費。為此，本文提出一種基于高壓噴氣剔除內(nèi)框卡紙的改進方案，改變原有的氣缸推桿機械臂位移剔除內(nèi)框卡紙方式。實際應(yīng)用結(jié)果表明，本方法具有內(nèi)框卡紙裝置堵塞頻次低、設(shè)備運行可靠度高的特點。

1 原機內(nèi)框卡紙裝置剔除方式

FOCKE內(nèi)框卡紙裝置含有五對輥軸、一個導(dǎo)軌、一個吹風(fēng)裝置和一個輸送帶，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。第一牽引輥用于將內(nèi)框卡紙材料拉入內(nèi)框卡紙裝置，然后由導(dǎo)軌將材料引向切刀輥；第二內(nèi)框卡紙切刀輥將內(nèi)框卡紙材料切成單張內(nèi)框卡紙；第三輸送輥用于輸送剪切下來的內(nèi)框卡紙；第四加速輥用于將內(nèi)框卡紙一一分開；第五輸送輥用于將內(nèi)框卡紙輸送到縱向裝置內(nèi)，如果不需要該內(nèi)框卡紙，則氣缸推桿轉(zhuǎn)動上輸送輥將內(nèi)框卡紙?zhí)蕹?/p>

FOCKE FX703內(nèi)框卡紙?zhí)蕹b置在原機上采用電磁閥控制氣缸推桿機械臂位移實現(xiàn)剔除的目的。正常狀態(tài)下，內(nèi)框卡紙裝置第五輸送輥中心連線與內(nèi)框卡紙運行方向成垂直狀態(tài)，將內(nèi)框卡紙輸送到縱向輸送裝置內(nèi)，如圖2所示。當(dāng)程序識別出內(nèi)框卡紙材料有拼接點、空頭、缺嘴、煙支連桿脫開、移位寄存器發(fā)出剔除內(nèi)框卡紙等情況時，剔除裝置將一定數(shù)量內(nèi)框卡紙?zhí)蕹．?dāng)剔除信號發(fā)出后，電磁閥控制氣缸使推桿向前移動，使第五輸送輥中心連線傾斜，從而使內(nèi)框卡紙前部發(fā)生向下的彎曲形變，實現(xiàn)剔除動作，如圖3所示。在運行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)內(nèi)框卡紙未能正常被剔除，造成內(nèi)框卡紙在剔除口堵塞、設(shè)備停機的情況，需操作人員手動清理堵塞的內(nèi)框紙，嚴(yán)重影響了設(shè)備效率，同時相應(yīng)地會增加小盒商標(biāo)紙的消耗。

圖1 原機內(nèi)框卡紙裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 正常運行狀態(tài)下的第五輸送輥動作示意圖

2 一種新的內(nèi)框卡紙?zhí)蕹b置設(shè)計

針對上述分析，我們重新研究設(shè)計了一種新的基于高壓噴氣剔除內(nèi)框卡紙的方案，改變了原有的氣缸推桿機械臂位移剔除內(nèi)框卡紙方式，通過接入壓力大小合適的壓縮空氣，采用垂直吹氣方式剔除內(nèi)框卡紙。

圖3 剔除狀態(tài)下的第五輸送輥動作示意圖

2.1 高壓噴氣裝置設(shè)計

參照機械設(shè)計原理以及FOCKE公司其他包裝機的剔除方式，設(shè)計簡單的噴氣裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)高壓噴氣瞬時作用在運動中的內(nèi)框卡紙上，使卡紙彎曲一定角度，偏離原來運動軌跡，從而實現(xiàn)卡紙的正常剔除。設(shè)計要求噴氣裝置能夠固定在卡紙縱向輸送帶裝置上，具有一個進氣口，多個出氣口，出氣嘴口徑適當(dāng)小，且緊貼卡紙，相當(dāng)于內(nèi)框卡紙瞬時受到氣簾的壓力。設(shè)計的高壓噴氣剔除裝置如圖4所示。

2.2 單張內(nèi)框卡紙受力分析

圖5為單張內(nèi)框卡紙結(jié)構(gòu)尺寸。

圖4 高壓噴氣剔除裝置 圖5 單張內(nèi)框卡紙結(jié)構(gòu)尺寸

內(nèi)框卡紙規(guī)格(g/m2)：

225；

單張內(nèi)框卡紙重量(g)：

0.655 65；

單張內(nèi)框卡紙面積(cm2)：

29.14；

內(nèi)框卡紙厚度b(mm)：

0.3；

內(nèi)框卡紙彈性模量E(Pa)：

0.95×109。

為保證內(nèi)框卡紙能夠順利拋出，通過瞬時高壓氣流垂直吹內(nèi)框卡紙頭部，使頭部前端出現(xiàn)一定角度彎曲，從而改變水平速度矢量方向，保證內(nèi)框卡紙沿設(shè)定軌跡運行，達到剔除的目的。內(nèi)框卡紙被吹出瞬時受力狀態(tài)如圖6所示，簡化的內(nèi)框卡紙瞬時受力模型如圖7所示。

(1)

將相關(guān)數(shù)值代入式(1)計算得：F=2.12×104N。

吹氣孔面積S=4 mm2,在確?？埬鼙淮党龅那闆r下，噴氣口處氣壓P=F/S=0.53×106Pa。

圖6 內(nèi)框卡紙被吹出瞬時受力狀態(tài) 圖7 簡化的內(nèi)框卡紙瞬時受力模型

設(shè)計高壓噴氣剔除裝置時應(yīng)保證噴氣口處氣壓達到530 kPa，為留有一定余量，設(shè)定氣壓為600 kPa。

3 運行檢驗

我們對本次改造活動進行目標(biāo)跟蹤，并對改造前、后設(shè)備堵塞頻次進行統(tǒng)計，如圖8所示。由圖8可以明顯看出，改造后，單臺內(nèi)框卡紙裝置堵塞頻率已經(jīng)降至23.4 次/月，相當(dāng)于每天發(fā)生堵塞一次，對生產(chǎn)造成的影響可以說是微乎其微，說明改造取得成功。

圖8 改造活動前后效果對比

4 結(jié)語

針對FOCKE FX原機內(nèi)框卡紙?zhí)蕹b置容易堵塞的問題，設(shè)計了高壓噴氣裝置，在新裝置中接入壓力大小合適的壓縮空氣，可利用垂直吹氣方式剔除內(nèi)框卡紙。實際運行結(jié)果表明：改進后的內(nèi)框卡紙?zhí)蕹b置具有堵塞頻次低、節(jié)省商標(biāo)、設(shè)備運行效率高等優(yōu)點，具備在煙草硬盒包裝設(shè)備中推廣應(yīng)用的價值。