PROTOS—M5卷煙機BOB—ME夾緊方式改進

李忠科　朱展翔　滕燕

摘 要：本文針對從德國虹霓公司引進的PROTOS-M5型卷煙機接裝紙自動更換機（以下簡稱BOB-ME）盤紙夾持直徑調節范圍小，只能適應一定規格材料的局限性進行設計改進。通過對BOB-ME結構及工作原理的分析，在不破壞設備原有結構的基礎上，通過采用外接不同規格夾緊爪套的方式，簡潔和高效地解決了BOB-ME夾緊盤無法夾持接裝紙規格低于盤徑設計值下限的問題，使BOB-ME具備快速適應不同規格盤徑接裝紙的能力。

關鍵詞：BOB-ME；夾緊爪套；盤紙更換機；夾持盤徑；快速更換

中圖分類號：TH162 文獻標識碼：A

2013年初，我廠從德國引進的3組PROTOS-M5卷煙機組的BOB-ME所要求使用的接裝紙盤徑范圍為450mm～500mm，而實際生產牌名中配套的接裝紙盤徑為420mm，遠低于裝置設計參數的下限，導致其無法夾持，不能為卷煙生產正常供料。為實現PROTOS-M5卷煙機組BOB-ME接裝紙供給系統與實際生產材料規格的匹配，使進口設備安裝就位后盡快具備調試生產能力，特進行研究攻關。

一、正文

1.問題分析

如圖1所示，BOB-ME中起夾持和輸送盤卷材料的盤卷提升器主要由氣缸、連桿、擺臂、夾緊爪等零件組成。

當盤卷提升器沿導軌運行至盤卷材料5的正上方，并下移至盤卷材料5厚度方向的中間位置時，電控系統控制氣缸1運動，氣缸1通過連桿2、擺臂3控制5個夾緊爪4同時以盤卷材料5為中心相向運動，并將盤卷材料5夾緊，使其隨著盤卷提升器運行到預定位置。

該裝置實際上是一個由氣缸1控制的連桿組，氣缸1的型號為DZF-40-80-A-P-A，是FESTO公司生產的非旋轉型柱塞式扁平式雙作用氣缸。其工作壓力范圍為1～10bar，工作行程為80mm，活塞直徑為40mm（當量直徑）。根據其結構與工作原理可知，在氣缸1工作行程一定的情況下，夾緊爪4的移動距離也就隨之確定，其移動距離無法在更大范圍內進行調整。同時，接裝紙盤卷3的直徑需在額定范圍內才能被有效夾持。對接裝紙盤卷直徑低于額定范圍下限值的，夾緊爪4無法對其夾持。

2.設計思路

如圖2所示，根據盤卷提升器的結構及工作原理，擬定初步方案是通過增長氣缸前端連桿2的方式，改變氣缸1的工作行程。

但通過模擬實驗發現，當連桿2長度增大至可以對盤徑為420mm的盤卷材料進行夾持時，會導致連桿4與限位塊6出現干涉，產生變形損壞，該方案不可行。通過進一步分析與比較，直接對傳動機構的輸出構件進行優化可以避免對原有傳動方式的破壞，為此設想通過增大5個夾緊爪的寬度以彌補盤卷材料直徑的不足。考慮到改進后該裝置對不同直徑盤卷材料的適應性，決定采用在夾緊爪上增裝夾緊套的方式，增大夾持范圍，以達到改造目的。按照上述思路，擬定夾緊套設計原則：

（1）沿用原盤卷提升器工作原理，不破壞原結構。

（2）多規格標準化，拆卸方便、適應性強。

（3）不對夾持的接裝紙等盤卷材料造成損傷。

3.方案實施

依據上述思路和設計原則，設計加工出夾緊爪的附加夾緊套，如圖3所示。

新設計的夾緊爪套結構及形狀如圖3中左圖所示，它由兩部分組成：一端為爪套部分，另一端為工作部分。

爪套部分為中空，依據原夾緊爪2的外形設計，以原夾緊爪2的工作面為基準。中空部分恰好能套入原夾緊爪2，使其工作面與中空部分的底面相吻合。夾緊爪2的一端被夾緊爪套1的爪套部分卡住，另端通過一顆M3螺釘3鎖住，由此實現了夾緊爪套1與原夾緊爪2的固聯，使其可以隨原夾緊爪2一起實現伸出或收回動作。

為滿足與夾緊爪的配合要求，且具備夾持能力，通過繪圖軟件模擬將夾緊爪套工作部分的外觀尺寸確定為總長度66mm，厚度7mm，寬度25mm。這樣在氣缸行程及連桿長度不變的情況下，安裝夾緊爪套后，夾持最小盤卷材料的直徑縮小為450-25×2=400mm，即完全實現對直徑為420mm盤卷材料的夾持與輸送，夾緊爪套的材料采用7A04（舊稱LC4），系超高強度鋁合金，其密度為2.85g/cm3，抗拉強度大于等于530MPa，材質輕、強度高，符合作為承力構件的要求。同時，在夾緊爪套工作部分設計加工3個Φ12mm通孔，進一步減輕重量，并對工作面進行打磨處理，使其不會出現因夾持力過大而導致盤卷材料損壞現象。

如圖4所示，分別將5個夾緊爪4套入加工好的夾緊爪套5的爪套部位，使夾緊爪4的工作面緊靠在夾緊爪套5的底面，然后用M3螺釘緊固即可。當夾緊爪套5與夾緊爪4固聯后，夾緊爪套5即會隨著在氣缸1、連桿2及擺臂3控制下的夾緊爪4運動，以實現對直徑為420mm的盤卷材料6的夾持。

4.改進效果

此項改進設計通過加裝夾緊爪套的方式，增加夾持范圍，可以更加靈活滿足生產需求。主要效果如下：

（1）拆裝方便，適應性強

夾緊爪套結構簡單，小巧實用，易拆易裝，只需一顆M3螺釘即可實現其與夾緊爪的固聯。而且夾緊爪套工作端寬度可以在一定范圍內設計成多種規格，加裝夾緊套后的夾紙盤能夠適應不同盤徑的接裝紙，具有很強的靈活性。另外，由于夾持時，在壓力作用下爪套與盤卷材料為面接觸，因而不會對材料造成損傷。

（2）節約改造資金

本項改進只涉及一種零件，夾緊爪套的實際加工費用較低（150/件×5×3臺=2250元），遠比德國虹霓公司160萬的改造報價低，為企業節約了大量的改造投入。

（3）縮短改造周期

如果由外方實施改造，整個周期為半年，而自主實施改造，實際改造時間不足兩個月（包括驗證、試驗時間），周期縮短了4個月，為M5高速機組的快速投產，產生效益發揮了重要作用。

結語

通過對PROTOS-M5卷煙機組BOB-ME接裝紙供給系統的改進，增大了其使用不同直徑盤卷材料的范圍，為企業節約了資金及改造時間，滿足了生產實際需求，最終達到預期效果，目前已在企業3組PROTOS-M5卷煙機組上進行了推廣應用。

此項改進結構簡單、小巧，在不破壞原結構的基礎上有效實現了對不同直徑盤卷材料的夾持，得到了德國虹霓公司技術人員的高度贊賞，展現了基層維修人員的不畏困難，善于鉆研的工匠精神。但我們也要清醒地認識到，我們對進口超高速煙機設備的關鍵技術掌握還不足，有待在使用和管理中不斷學習，積累經驗，盡快實現技術消化，并以此為基礎結合自身生產特點勇于革新，敢于突破，最終形成自主維護能力。

參考文獻

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[2]潘復生，張丁非.鋁合金加工工藝大全（第一版）[M].北京：化學工業出版社，2012.

[3]德國虹霓公司.PROTOS-M5卷煙機組維修手冊[Z].2014.