小盒透明紙微剩余自動拼接系統的研制

【摘要】小盒透明紙包裝機（簡稱CH機）在更換原輔材料透明紙時，需要把機器停下來，由操作工用手動拼接裝置對透明紙進行拼接，這種拼接方式增加了操作工勞動強度，影響了設備的有效作業率。通過對小盒透明紙自動拼接裝置的安裝空間、自動拼接機構、透明紙定位器、透明紙微剩余量、電器控制方面等方面展開研究，實現了CH小盒透明紙設備在運行的情況下進行全自動拼接過程，把透明紙剩余量降低到最低限度，減小了操作工的勞動強度，提高設備效率1.5個百分點。

【關鍵詞】CH小盒透明紙包裝機;手動拼接;自動拼接裝置;透明紙微剩余量

引言

GDX1/X2卷煙包裝機組是意大利GD公司生產的設備，它由X1/X2包裝機、CH小包透明機包裝機、CT條盒包裝機和CV條透明包裝機組成。在機械、電氣方面具有優良的穩定性和可靠性，在我國煙草工業企業中得到廣泛的應用，為我國煙草事業的發展做出了重大的貢獻。但是就GDX1/X2包裝機組而言，CH小盒透明紙拼接的方式到目前為止一直是采用停機手動拼接的形式，由于受安裝條件和設備自身因素的限制，CH自動拼接裝置的設計一直是我們亟待解決的一個疑難問題。

1.透明紙手動拼接的工藝流程

CH小盒透明紙包裝機的手動拼接裝置，主要有手動拼接平臺和手動拼接烙鐵等組件構成。經過手動拼接組件與拉帶合成在一起向下輸送，正常工作時左右透明紙盤一個處于使用狀態，而另一個處于待料狀態。透明紙材料使用完畢后，機器由于缺乏原輔材料而自動停機。這時，操作工把待用的透明紙端部放在手動拼接平臺上，與使用完的透明紙對位后，壓下手動拼接烙鐵使它們粘接在一起后，剪斷用完的透明紙，完成了透明紙的手動拼接過程，然后重新啟動機器運行。

2.手動拼接裝置存在的問題

2.1 每班生產工作時間10小時，每班每個機臺要更換12次左右的透明紙卷，一次手動拼接如果需要用時1分鐘，一個班就耗時12分鐘，則影響設備的有效作業率效率約百分之二。

2.2 手動拼接的過程由操作工手動操作完成，增加了操作工的勞動強度。

2.3 手動拼接操作過程中多次的停機、開機影響了設備工作的穩定性和連續性，對產品質量造成一定的影響。

3.問題的解決思路

3.1 機械機構的設想

透明紙要在運行的狀態下進行自動拼接，拼接裝置就要隨透明紙一起運動，在透明紙的輸送過程中完成自動拼接任務。所以機械方面的執行機構要采用一對大小相等，旋轉方向相反的拼接輥，拼接時拼接輥子隨正在輸送的透明紙一起運動。然后用安裝在拼接輥子上面的切紙刀把需要更換的透明紙裁斷，新的透明紙盤開始工作，拼接輥子每旋轉180°完成一次透明紙拼接過程，機械傳動機構由伺服電機提供動力。

3.2 電器控制的設想

電器方面主要由伺服電機、伺服放大器、可編程控制器、傳感器等元件組成，伺服放大器能精確地實現對伺服電機位置、和速度的控制。根據機械設計要求對拼接報警、拼接輥子運動、拼接時機器降速、拼接搭扣的位移剔除等控制要求，利用可編程控制器對執行動作進行編寫程序。

4.CH小盒透明紙微剩余自動拼接系統的研制實施

根據我們的解決思路，我們在對該項目的研制實施過程中主要解決了以下六項關鍵技術：

4.1 小包透明紙自動拼接裝置的安裝空間設計

透明紙自動拼接技術能否實現預期目標，首先要考慮對該裝置進行科學的布局。把原來手動拼接機構拆除，增加了旋轉拼接機構、機械傳動機構、伺服電機及電器控制系統等，這就要根據實際情況進行分析，使結構合理緊湊，盡量保持設備原有結構不會做大的改變，避免新裝置對透明紙輸送機構和拉線輸送機構產生干擾。根據所測得的基礎數據和透明紙輸送的要求，我們利用原手動拼接機構的一些安裝位置，在寬度尺寸250mm和高度尺寸350mm的區域內安裝拼接裝置。

4.2 拼接機構的設計

透明紙自動拼接機構的兩個轉軸上，分別安裝有兩個拼接輥子隨軸一起轉動，透明紙每個拼接輥子上有弧形粘貼區域、壓實對襯區域，鋸齒形切割刀、透明紙定位板等。一卷透明紙將要使用完時，電控系統發出指令，透明紙拼接機構的拼接輥子開始相對運動，當弧形粘接區域與另一個拼接輥的壓實區域接觸時，就把即將用完的透明紙和放在定位板處的另一卷待用的透明紙由膠帶粘合在一起，隨后，安裝在壓實區后面的鋸齒形切刀旋轉過來把用完的透明紙切斷，新的透明紙卷開始正常工作。

圖1 改造后的透明紙自動拼接傳動結構示意圖

4.3 支承墻板的設計

支承墻板的設計應滿足下列條件：一是能夠支承拼接機構、傳動機構、輸紙輥、透明紙定位器、伺服電機等零部件，二是使各構件布局合理，與機器連接可靠，拆卸、維修和操作方便。

圖2 安裝墻板結構示意圖

根據安裝空間的設計，利用密度較小的鋁合金作墻板的材料，設計了下圖所示支承墻板，利用原手動拼接平臺的螺紋連接孔，完成了支承墻板的安裝。

4.4 透明紙定位器的設計

透明紙壓紙定位器安裝在兩個輸紙輥的中間上方位置，主要作用是：

1）定位待用的透明紙，保證透明紙的拼接位置，提高自動拼接的準確性。

2）透明紙開始自動拼接時，新的透明紙和即將用完的透明紙通過拼接區域粘合在一起后，鋸齒形切刀隨后對用完的透明紙進行切割，新的透明紙材料開始正常輸送。

3）分離兩個透明紙，待用的透明紙粘貼好膠帶后，由壓紙定位器把其端部壓在定位塊處，下面的較寬位置能把待用透明紙端部和正在使用的透明紙隔開一定的距離，防止了透明紙粘連的發生。

4.5 透明紙微剩余量的設計

在透明紙驅動的活動擺桿區間，當透明紙剩余的量在紙盤上全部用完后，活動擺桿到達左側的拉伸極限位置，這時確定擺桿拉伸的極限位置傳感器的安裝，把這個信號引入拼接的程序中，從而實現透明紙紙頭剩余量達到最小化，左右擺桿的極限位置傳感器被觸發后，立即執行自動拼接程序，從而保證每一次拼接時透明紙剩余量為最少值。

4.6 電器控制方面的設計

電器方面主要實現三項功能：加裝微型可編程序控制器，編寫出相關應用程序。用于實現所有自動降速、拼接、切割、剔除等功能。伺服電機帶動旋轉拼接裝置，完成周期拼接行程實現精確定位。需要拼接透明紙時，自動降低透包機運行速度以增加拼接的可靠性，然后自動進行拼接，拼接完成后立即提速，并實現自動剔除拼接紙頭的功能。

5.自動拼接裝置的實際運行效果

經過技術改造后，經過半年的觀察，該裝置性能平穩、安全可靠，操作簡單方便，拼接成功率達到99%以上，拼接后透明紙搭扣剔除率100%，小盒透明紙的剩余量由原來的26米達到了最小的極限值0.8-1.5米之間。證明本項目的研制取得了成功，隨后陸續在全廠同類型設備進行了推廣應用。

6.結束語

小盒透明紙包裝機自動拼接裝置的研制成功并推廣應用，徹底解決了小盒透明紙包裝機停機更換透明紙的問題，收到了預期的效果。提高了該機型的自動化程度，也大大減輕了操作人員的勞動強度，提高設備效率和節約原材料，每年為企業節約30多萬元，為企業取得了顯著的經濟效益。

參考文獻

[1]機械設計手冊編委會.機械設計手冊[M].機械工業出版社，2004.8.

[2]上海煙草機械有限責任公司，ZB25（GDX1）型軟盒包裝機機械、電器圖冊及使用說明書.

[3]三菱電機交流伺服放大器技術資料集.由伺服器廠家提供.