排包機后置式條煙緩存輸送裝置的設(shè)計與應(yīng)用

陳 明

（安徽中煙工業(yè)有限責任公司蕪湖卷煙廠，安徽蕪湖 241002）

0 引言

在一個高速運轉(zhuǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈中，有效、集約地運用現(xiàn)有資源成為研究的焦點。物流系統(tǒng)自動化已經(jīng)成為提高煙草企業(yè)自動化水平和管理水平的重要手段[1-2]。為提高生產(chǎn)效率和降低人工成本，條煙自動輸送系統(tǒng)（簡稱CMD）和自動裝封箱機（簡稱封箱機）等設(shè)備已經(jīng)在煙草企業(yè)廣泛使用。包裝機生產(chǎn)的成品煙條經(jīng)條煙自動輸送系統(tǒng)送入封箱機進行成品裝箱，由于封箱機在生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)設(shè)備停機，影響到包裝設(shè)備的連續(xù)生產(chǎn)。設(shè)備停機的原因，除設(shè)備電器、傳動故障導(dǎo)致外，大多數(shù)停機是可以短時間處理恢復(fù)的，如：箱盒打開故障、條煙堆疊裝置夾煙、更換膠帶等。為保障包裝機組的連續(xù)運行，就需要條煙緩存裝置來緩解此問題[3-4]。

配備自動條煙緩存裝置，可以顯著改善生產(chǎn)環(huán)境，減輕生產(chǎn)一線人員的勞動強度[5-6]。但受現(xiàn)有排包機、封箱機設(shè)備現(xiàn)場空間尺寸限制，生產(chǎn)現(xiàn)場并不具備引進放置在垂直排包機與封箱機之間的儲條機的條件，因此研發(fā)一套CMD 排包機后置式條煙自動儲存輸送裝置，實現(xiàn)儲條機的自動緩存、排放等全部功能，以減少煙條異常損壞，降低質(zhì)量隱患風險。最終，煙條異常損壞率下降90%以上，意義重大。

1 總體工藝流程設(shè)計

垂直排包機后置式條煙緩存輸送裝置的總體工藝流程設(shè)計主要包含以下3 部分：①排包機反向輸出條煙收集、整理、存儲裝置的設(shè)計；②條煙正常、應(yīng)急輸出裝置的設(shè)計；③電控系統(tǒng)的設(shè)計。進一步細分為5 個組成部分，分別是：①排包機反向輸出條煙收集，②整理部分，③條煙儲存部分，④條煙正常輸出部分、應(yīng)急輸出部分，⑤電控部分?？傮w工藝流程如圖1 所示。

圖1 垂直排包機后置式條煙緩存輸送裝置工藝流程

2 各工藝流程設(shè)計研究

2.1 條煙收集部分設(shè)計

在排包機反向輸出條煙收集部分的設(shè)計中，首先取消原有收集桶，制作新的斜向通道，后接水平輸送皮帶機。水平輸送皮帶機由機架、動力裝置、尾輪裝置、輸送帶等組成，輸送帶由電機驅(qū)動。當裝封箱設(shè)備故障、排包機反向運行時，取排包機反向運動的信號，當排包機反向運動時水平輸送皮帶機工作，排出的條煙經(jīng)斜向通道進入水平輸送皮帶機。條煙在輸送帶的帶動下進入條煙儲存部分。

2.2 條煙儲存部分設(shè)計

條煙儲存裝置的設(shè)計中，借鑒常規(guī)儲條機的設(shè)計原理，儲條裝置立軌上的2 組封閉環(huán)型履帶在主傳動電機的驅(qū)動下作間歇運動。當履帶運動時，2 組履帶上的托煙角鋁在同一水平高度上承托條煙，做垂直上下運動；當履帶靜止時（待機），托煙角鋁面停留在皮帶輸送機下方。

條煙排出方式上采用先進先出的理念，儲存裝置兩側(cè)立軌單向運動，逐層提升，當?shù)竭_儲存裝置頂層后，由頂層的橫向撥煙皮帶機撥送至正常輸出通道或應(yīng)急排煙通道。

2.3 橫向輸出部分設(shè)計

在儲存裝置頂端設(shè)計有1 個橫向撥煙皮帶機，其作用是將緩存裝置頂部的條煙推走，進入條煙正?；驊?yīng)急排煙通道。煙條到達儲存裝置頂部后，緩存機上橫向撥煙皮帶機和輸送皮帶機同時啟動，橫向撥煙皮帶機將緩存機頂部的條煙推走，進入輸送皮帶機后輸送至排煙通道。

受限于空間尺寸的原因，位于儲存裝置頂端的橫向撥煙皮帶機撥送后的條煙只能從排包機上方寬度為270 mm 的空間內(nèi)跨越排包機與檢修平臺。由于尺寸不足，所以必須對垂直排包機的尾輪進行改進，將高度縮短200 mm，為橫向撥煙皮帶機留下安裝空間。

在輸送皮帶機后端設(shè)計1 臺可雙向切換的活動滑道裝置，根據(jù)封箱機的運行狀況來判斷，活動滑道裝置通過氣缸在條煙正常輸出通道、應(yīng)急輸出通道間切換對接，煙條最終輸送至正?；驊?yīng)急排煙通道中。

2.4 條煙正常輸出部分設(shè)計

條煙正常輸出部分與橫向撥煙皮帶機正向運動出口對接，該部分可實現(xiàn)當裝封箱機故障排除后將條煙逐層排出至封箱機入口輸送皮帶的功能。由于裝封箱設(shè)備的生產(chǎn)能力為300 條/min，而實際生產(chǎn)中上游設(shè)備輸送的煙條約為160～200 條/min。因此，利用排包機不放煙的間隙時間排出儲存裝置內(nèi)的條煙，不影響裝封箱機的正常運轉(zhuǎn)。

同時，為保證條煙正常輸出通道在排放煙條時，避免與垂直排包機輸送的煙條發(fā)生碰撞，在垂直排包機的斜向滑道與封箱機煙條輸入通道交匯處安裝有氣動夾緊裝置，當條煙正常輸出通道在排放煙條時，氣動夾緊裝置動作，將垂直排包機輸送的后續(xù)煙條擋住。

2.5 條煙應(yīng)急輸出部分設(shè)計

條煙應(yīng)急輸出部分可實現(xiàn)當裝封箱機故障未排除而儲存裝置已滿時，將條煙逐層排出至應(yīng)急排煙通道并立式排列推出的功能。通過人工拾取的方式臨時處理，可滿足生產(chǎn)需求，不影響上游輸送系統(tǒng)及包裝設(shè)備生產(chǎn)。

設(shè)計1 臺拐彎輸送皮帶機，將條煙應(yīng)急輸出部分排放出的煙條，排放至本封箱機的附近，便于人工拾取。該拐彎輸送皮帶機由鋁合金龍骨、動力裝置、尾輪裝置、履帶等組成。

條煙應(yīng)急輸出采用新型帶緩沖功能的氣墊滑道式條煙輸送通道。應(yīng)急排煙通道也是由漏煙斗、矩形氣墊腔、氣密閘門、夾煙裝置、翻板等組成，應(yīng)急排煙通道的工作原理與S 彎排煙通道一致。當儲條裝置達到儲存容量的最大值時，而裝封箱機故障依然沒有排除，儲條裝置上的橫向撥煙皮帶機反向運轉(zhuǎn)將條煙撥到拐彎應(yīng)急排煙皮帶機上，由拐彎輸送機將條煙輸送到漏斗口進入應(yīng)急排煙通道。

當通道的條煙達到一定數(shù)量，通過光電檢測進行放煙，由底部的氣缸推出（立條推出），推到手工撿煙平臺，進行人工撿煙，不影響排包機和輸送線正常運行。這樣當裝封箱機出現(xiàn)較長時間停機時，可以最大程度減少對輸送系統(tǒng)的影響，保證卷包設(shè)備的正常生產(chǎn)。

3 電控系統(tǒng)設(shè)計

在滿足機械和生產(chǎn)工藝需求的前提下，控制系統(tǒng)應(yīng)盡量簡單、經(jīng)濟、維修方便、安全可靠，電器元件選用合理，保證該裝封箱裝置能正常工作。將控制部分與動力部分連接，保證傳送帶電機、立軌提升電機、橫向撥煙皮帶電機、輸送皮帶電機可正常工作或停止。

以程序邏輯準確、可靠，具有完備的報警保護功能，且預(yù)留一定的備用空間為原則。通過PLC 程序控制，接收各檢測單元發(fā)出的信號，經(jīng)程序邏輯處理后，向各電機、伺服器、氣缸電磁閥發(fā)出控制信號，使其正確動作。

4 調(diào)試運行

裝置安裝完成之后，項目組開展調(diào)試運行，對裝置的系統(tǒng)運行情況進行跟蹤，并對調(diào)試過程中存在的問題進行了優(yōu)化調(diào)整，整體調(diào)試運行情況穩(wěn)定。

5 新裝置應(yīng)用情況

CMD 排包機后置式條煙緩存輸送裝置應(yīng)用后，取消了原有煙條收集桶，垂直排包機反向輸送的煙條可通過橫向輸送帶輸送至條煙儲存裝置內(nèi)，徹底解決了煙條收集產(chǎn)生的煙條損傷問題。經(jīng)統(tǒng)計，項目實施前的2017 年5—6 月份條煙收集桶中的條煙損傷率約為0.626‰（表1），項目實施后的2018 年3—4 月份緩存裝置導(dǎo)致的條煙損傷數(shù)為0，下降幅度達100%，超過了目標設(shè)計值90%。

研發(fā)的CMD 排包機后置式條煙緩存輸送裝置儲存容量為506 條，能滿足4 臺卷包設(shè)備在封箱機故障停機時正常運行3 min 以上。當封箱機長時間故障時可通過應(yīng)急煙條輸出通道采取人工拾取方式，時間還可進一步延長，有效解決了因封箱機故障而導(dǎo)致的卷包設(shè)備停機現(xiàn)象。經(jīng)統(tǒng)計，新裝置使用前的2017 年5—6 月份因封箱機導(dǎo)致的包裝設(shè)備停機時間約每月2.53 h，使用后的2018 年3—4 月份因封箱機導(dǎo)致的包裝設(shè)備停機時間為0 h。

在現(xiàn)有生產(chǎn)空間條件下，項目研發(fā)了一套CMD 排包機后置式條煙緩存輸送裝置，該裝置可有效實現(xiàn)常規(guī)儲條機的煙條自動緩存、排放等全部功能，并新增了條煙應(yīng)急排放通道。

經(jīng)CMD 排包機后置式條煙緩存輸送裝置輸出的煙條，可通過條煙外觀檢測裝置進行檢測，在不改變現(xiàn)有工藝、質(zhì)量管控流程的前提下，保證在線成品質(zhì)量的受控。

表1 項目實施前收集桶導(dǎo)致條煙損壞情況統(tǒng)計

6 小結(jié)

通過排包機后置式條煙緩存輸送裝置的研發(fā)，既能滿足封箱機組條煙自動儲存輸送的需求，同時降低了操作人員的勞動強度，且產(chǎn)品質(zhì)量受控。該裝置的設(shè)計充分利用現(xiàn)有垂直排包機的多出口特點，徹底解決封箱機前無法安裝儲條裝置的問題，此設(shè)計方案為國內(nèi)首創(chuàng)。裝置排煙通道采用新型帶緩沖功能的氣墊滑道式條煙輸送通道，以滿足生產(chǎn)過程中條煙自動儲存輸送，且避免了機械傳送可能產(chǎn)生的煙條損傷。同時通過S 形結(jié)構(gòu)設(shè)計圓滿解決安裝空間不足的問題。

新裝置煙條采用先進先出方式進行存儲、輸出，避免了常規(guī)儲條機存在的先進后出問題?？呻p向切換的活動滑道裝置設(shè)計，可根據(jù)封箱機的運行狀況來判斷，活動滑道裝置通過氣缸在條煙正常輸出通道、應(yīng)急輸出通道間切換對接，通過人工拾取煙條，可保證在封箱機較長故障時卷包設(shè)備可正常運行。這種排包機后置式條煙緩存輸送裝置對于提高同類裝備技術(shù)水平具有一定的實際意義和推廣價值。