研制拆箱機空箱推倒機構(gòu)防碰撞裝置

李 峰，馬聰孝，呂麗麗，陳孔軍，侯進(jìn)生（山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司濟(jì)南卷煙廠，濟(jì)南 250104）

研制拆箱機空箱推倒機構(gòu)防碰撞裝置

李 峰，馬聰孝，呂麗麗，陳孔軍，侯進(jìn)生
（山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司濟(jì)南卷煙廠，濟(jì)南 250104）

針對生產(chǎn)過程中拆箱機空箱推倒機構(gòu)時常與煙箱發(fā)生碰撞，導(dǎo)致推桿斷裂脫落，空箱推倒機構(gòu)無法正常將通箱完畢的空煙箱推倒的問題，研制一種可實現(xiàn)精確可靠、拆裝方便的拆箱機空箱推倒機構(gòu)防碰撞裝置。該裝置由彈簧、擋圈、內(nèi)套筒、外套筒、底座組成。裝置制造安裝后，經(jīng)試驗證明，月均空箱推倒機構(gòu)故障頻次由每月3次，降為每月0次。

拆箱機；防碰撞裝置；研制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.241

0　前言

從原料配方庫出庫的煙箱，只有在經(jīng)拆箱機煙坯和紙箱分離后，才能使煙坯進(jìn)入生產(chǎn)線進(jìn)行加工處理。拆箱機主要是由搬箱機、帶式輸送機、脫箱機、空箱碼垛機四部分組成。其中脫箱機空箱推倒機構(gòu)主要由推倒氣缸和推桿組成，它的作用是把通箱完畢后 的空煙箱推倒，使空箱疊成片狀以便于空箱碼垛機夾取及堆垛。

在生產(chǎn)過程中我們發(fā)現(xiàn)拆箱機時常出現(xiàn)故障，尤其是脫箱機空箱推倒機構(gòu)，由于煙箱運動超程，與推桿發(fā)生碰撞，另外，當(dāng)脫箱機夾臂對煙箱夾緊時，煙箱會變形對推桿產(chǎn)生擠壓，使推桿承受較大的力，多次擠壓碰撞后會導(dǎo)致推桿與推倒氣缸連接處撕裂，甚至推桿斷裂脫落，導(dǎo)致空箱推倒機構(gòu)無法正常將通箱完畢的空煙箱推倒，影響后續(xù)空箱碼垛動作順次完成，耽誤正常生產(chǎn)時間，導(dǎo)致斷料，嚴(yán)重時導(dǎo)致推倒氣缸報廢，增加了維修費用和備件費用。

1　方案確定

圖1　防碰撞裝置安裝位置示意圖

圖2　防碰撞裝置結(jié)構(gòu)圖

圖1、圖2為所研制的拆箱機空箱推倒機構(gòu)防碰撞裝置結(jié)構(gòu)圖。它由彈簧、擋圈、內(nèi)套筒、外套筒、底座組成。當(dāng)煙箱超程時，對彈簧產(chǎn)生擠壓，利用彈簧變形產(chǎn)生的彈力阻止煙箱繼續(xù)前進(jìn)對空箱推倒機構(gòu)產(chǎn)生碰撞，當(dāng)彈簧壓縮到一定程度后，擋圈與外套筒接觸，此時，防碰撞裝置變?yōu)閯傂赃B接，阻止煙箱繼續(xù)前進(jìn)。

2　方案細(xì)化

2.1彈簧的設(shè)計

彈簧為壓縮彈簧，所受壓力為煙箱與運輸帶的摩擦力。

計算簧絲直徑［1］：

式中：K—曲度系數(shù)查設(shè)計手冊可知為1.25；P—彈簧受的載荷=F1；C—旋繞比查詢手冊計算可知為6；D-許用切應(yīng)力查手冊可知為560MPa；

代入上述公式，可計算得出簧絲直徑d=4.9mm，取簧絲直徑為d=5mm。

計算彈簧圈數(shù)［2］：

式中：P—彈簧受的載荷=F1；C—旋繞比計算可知為6；D—彈簧平均直徑30mm；G—材料的切變模量，查手冊可知G=80000N/ mm2；代入上述公式，可計算得出彈簧圈數(shù)為15圈［3］。

核算彈簧外廓尺寸：

彈簧外徑：D2=D+d=35mm

彈簧的最小節(jié)距：p=d+λ/n+δ=8.44mm

彈簧自由狀態(tài)下的長度：H0=np+（n1-n+1）d=128.5mm

2.2底座的設(shè)計

底座分為底板和底座桿。底板厚度為10mm，底板與夾臂機架滑軌上螺栓孔配鉆，利用滑軌上螺栓孔與夾臂機架連接。底座桿穿過彈簧，底座桿上部有螺紋，使用自鎖螺母實現(xiàn)將彈簧夾在內(nèi)套筒和底座之間，旋緊自鎖螺母可以給彈簧施加預(yù)壓力。因彈簧內(nèi)徑為25mm，彈簧長度為130mm，底座桿上螺紋為M10，底座桿高度為140mm。

圖3　底座、內(nèi)外套筒結(jié)構(gòu)圖

2.3內(nèi)、外套筒的設(shè)計

內(nèi)套筒與擋圈相連，起到傳遞煙箱對彈簧產(chǎn)生力的作用。彈簧尺寸已設(shè)計完成。內(nèi)套筒設(shè)計需依據(jù)彈簧尺寸設(shè)定。內(nèi)套筒內(nèi)徑為φ40mm，外徑為φ45mm。底座上有底座桿，穿過內(nèi)套筒，并利用自鎖螺母給彈簧施加預(yù)壓力，內(nèi)套筒底部預(yù)留φ12mm的孔，使得底座桿穿過。外套筒與底座相連，內(nèi)裝彈簧，對彈簧內(nèi)套筒起到支撐作用。內(nèi)套筒和彈簧直徑已經(jīng)確定，因此外套筒內(nèi)徑為φ51mm，外徑為φ57mm.長度為150mm。

2.4擋圈的設(shè)計

擋圈與內(nèi)套筒焊接，擋圈直接與煙箱接觸，適當(dāng)增大接觸面積，直徑設(shè)為φ100mm，中間為圓孔，與內(nèi)套筒內(nèi)徑相同為φ40mm。

3　試驗驗證

小組于2015年7月～12月，拆箱機空箱推倒機構(gòu)防碰撞裝置研制完成后，將其安裝在生產(chǎn)線上，并對拆箱機的被碰撞造成的故障次數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計。如列表1。

表1　拆箱機空箱推倒機構(gòu)故障頻次統(tǒng)計表

實驗結(jié)果表明，拆箱機空箱推倒機構(gòu)損壞故障從原來的月均3次降至每月0次，降低了維修人員的維修強度，并且提高了設(shè)備的運行效率，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

4　結(jié)語

本文針對拆箱機由于煙箱運動超程造成的拆箱機推桿機構(gòu)故障，研制了一種簡單可靠的拆箱機空箱推倒機構(gòu)防碰撞裝置，該裝置主要有底座、彈簧、內(nèi)外套筒等組成。裝置安裝完成后，經(jīng)實驗統(tǒng)計可知，拆箱機空箱推倒機構(gòu)損壞故障從原來的月均3次降至每月0次，降低了維修人員的維修強度，并且提高了設(shè)備的運行效率，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

［1］成大先.機械設(shè)計手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010：152-156.

［2］來小麗，王強，蔡冬梅，王鵬.鋼帶纏繞預(yù)應(yīng)力模具纏繞層數(shù)的確定方法［J］.塑性工程學(xué)報，2008，25（03）：152-156.

［3］蔡冬梅，王強，王鵬，來小麗.類厚壁筒模具預(yù)緊結(jié)構(gòu)預(yù)緊力的分布規(guī)律.組合機床與自動化加工技術(shù)，2008（05）：26-29.

李峰（1987-），男，山東濰坊人，碩士研究生。