單道離合條煙輸送線動力柔性控制裝置與應用

劉振亞 張 楠 譚鵬飛韓偉中 邱建雄

（1.新鄭卷煙廠 河南新鄭 2.傲派自動化設備有限公司 廣州3.深圳煙草工業有限責任公司 廣東深圳 4.浙江中煙工業有限責任公司杭州煙廠 杭州）

一、概述

隨著卷煙生產日益自動化，條煙輸送系統在各卷煙廠已經成為生產設備的標準配置，其輸送通道基本都是采用可轉彎高分子工程塑料鏈帶，動力驅動裝置采用單電機連接一條長軸剛性帶動多個鏈輪，拖動多條輸送通道（圖1、圖2）。

圖1 動力頭結構

圖2 控制原理

可轉彎高分子工程塑料鏈帶因其材料特性，所能承受的額定拉力一般在400～500 kg，極限拉力一般不超過800 kg，且不能承受較大的沖擊負載，動力驅動電機需要安裝變頻調速裝置或軟啟動器來實現輸送鏈帶軟啟動以及軟停車。

單電機同時驅動多條輸送通道，雖然設備結構簡單、占用空間小；動力源少，維護方便；控制系統簡單，節省投資，但同時有如下問題：①由于可轉彎高分子工程塑料鏈帶需要軟啟動和停止，單電機剛性動力裝置不能實現每組輸送線中任一單道輸送線的自動啟動、停止，且必須在整組輸送線停機后進行手動設置才可以離合某條單道輸送線；②當生產過程中發生故障或者其他原因需要停止其中某條輸送線通道時，必須整組輸送線一同停機，再手動操作分離需要停止運行通道的離合器，然后才能重新由慢到快地啟動輸送系統；③某一輸送線出現問題可能導致故障被擴大化，影響到其他輸送通道正常運行，打亂正常生產秩序，同時增加維修難度，維修效率降低。

卷煙企業訂單化生產系統越來越嚴謹，生產秩序被打亂非常不利于企業生產的計劃和安排。因此，設計一種既有單電機剛性驅動多線輸送通道的優點，又可實現每組輸送線中任一單道輸送線的獨立自動柔性啟動、停止的裝置，是非常必要的。

二、單道離合條煙輸送線動力柔性控制裝置

1.設計目的

（1）實現多線條煙輸送線中單通道自動離合，且離合過程能夠滿足工程塑料鏈帶、鏈板柔性啟動和柔性停車的要求。

（2）可以保證系統長時間無故障運行，盡可能采用標準零件。

（3）可以直接替換現有的輸送線單電機多線動力裝置，便于改造及布局。

2.構成

該裝置主要由6個部件構成（圖3）：①機架，用以支撐和安裝電機、傳動軸、導輪軸、護罩、護板及吊裝碼、輸送線的連接；②動力，包括主電機與從電機；③主動輪軸，主動鏈輪帶動輸送鏈帶作輸送運動，主動鏈輪、滾子鏈輪與電磁離合器組裝，起離合作用；④從動軸，軸上的滾子鏈輪與主動軸連動，滾子鏈輪與電磁離合器組裝，起離合作用；⑤導輪，實現輸送鏈帶的導向；⑥底板護板，防止物體脫落、掉下和防塵，同時起人行通道安全防護作用。

圖3 新式動力頭結構

3.控制原理

單道離合條煙輸送線動力驅動裝置通過主電機、輔助電機和離合器之間的傳動轉換實現多線鏈式輸送機中單一輸送線的啟停（圖4）。

圖4 新式動力頭控制原理

（1）輸送系統需要正常啟動時，主離合器接合、輔助離合器斷開，主電機以正常運行速度啟動，通過變頻器控制帶動驅動裝置控制的所有輸送通道緩慢啟動，這時設備投入正常運行。

（2）當輸送線正常工作后，若要停止其中某條單一或多道輸送線時，輔助電機在變頻控制下快速啟動，當輔助電機轉速達到與主電機轉速一致時，對應通道的主離合器斷開、輔助離合器結合，通過輔助電機緩慢減速實現對應的輸送線停止，其余輸送線由主電機帶動繼續運行。

（3）系統正常運行時若要啟動原本停止的任一輸送線，只需對應輸送通道的輔助離合器結合，隨后輔助電機緩慢啟動，當主電機和輔助電機轉速相同時，主離合器開始結合，輔助離合器開始脫離，完成某一輸送線啟動工作。

（4）輸送線的啟、停操作通過在每個動力頭位置的PLC控制柜進行自動控制，并通過PLC的聯網運行，可以通過遙控實現遠程操作。

三、應用及效果

（1）通過主電機、輔助電機和離合器的有機結合，實現多條同時運行的輸送帶中任意一條實現單道離合，柔性控制啟動或停止，避免離合控制時對輸送鏈帶的剛性沖擊。離合器動作時，主動盤和從動盤間相對轉速均為零轉差動作，有效地避免了離合過程對離合器本體的沖擊和磨損，離合器可以長時間無故障、免維護運行。

（2）多線同時控制的剛性驅動裝置，排除故障時需停止驅動裝置帶動的所有輸送設備，單道離合條煙輸送線動力驅動裝置為柔性控制，排查故障時只需停止故障輸送線，維修目的明確，實施方便，維修時間明顯減少；某一輸送線發生故障時僅需停止故障輸送線，其他輸送線可正常運行，消除因單一輸送線故障對整個輸送系統的影響；某道輸送線的下道工序出現故障時，可柔性控制其單一輸送線的停止，避免故障擴大化，防止生產秩序被打亂。

（3）實現自動化控制，驅動裝置在啟、停時完全由控制系統實現，自動化程度提高，操作簡單，且可遠程控制。

實踐表明，改造后條煙輸送線動力驅動裝置運行效果良好，達到了預期目的，對比結果見表1。

表1 新驅動裝置與老裝置運行數據對比

單道離合條煙輸送線動力驅動裝置經過改造，條煙輸送系統自動化控制程度明顯提升。其柔性控制、單道離合技術安全可靠、方便實用，且過程全部實現自動化控制，降低了操作的復雜程度；單道離合驅動裝置能夠針對性的排除故障，維修難度明顯降低，減少了維修時間，提高了企業生產效率和整個物流輸送系統的自動化程度，給企業帶來了良好的經濟效益和社會效益。

1 李建勇.機電一體化技術.北京：科學出版社,2004

2 何權.條煙輸送系統的優化改進.煙草科技，2012(10):28—31.

3 金桂根.煙草自動化物流工藝設計.煙草科技，2004(10):42.

4 李運華.機電控制.北京：北京航空航天大學出版社，2003

5 周平.條煙自動化輸送系統設備配置分析.中國煙草學會2010年學術年會論文集2010[C]

6 任振輝.電氣控制與PLC原理及應用.中國水利水電出版社，2008

7 姜懷業.條煙輸送線傳動裝置的設計改進.機械工程師,2011（3）:143—144

8 徐幫文.條煙輸送帶涂油潤滑方式的改進.科技資訊,2011(17):84

9 王文輝.條煙輸送系統的設計.機電信息,2004(14):17—18