條煙輸送動力頭改進研究

陳佰虎 郭躍平

摘 要：為解決條煙輸送故障率高，維修時間長，出現故障后影響大的問題，通過對條煙輸送系統進行優化，將原來的一個電機帶動7線動力頭改為單道單電機，將主動鏈輪改為組合式鏈輪，將主軸改為U形槽安裝。通過優化，降低了條煙輸送線的故障率和故障維修時間，減少了條煙輸送對生產的影響。

關鍵詞：條煙輸送系統;動力頭;單電機

中圖分類號：TH138.9文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）07-011-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.006

條煙輸送系統主要用于連接條包機和裝封箱機，滿足條煙近距離或遠距離輸送的要求[1]。該系統實現了條煙自動輸送、集中裝封箱功能[2]，條煙自動輸送對節約人力、提高生產效率和產品質量都具有重要意義[3]。為此，設計了單電機單道條煙輸送系統，新系統故障率低，故障維修時間短，設備使用運行效率高。

1 問題分析

1.1 存在的問題

條煙輸送系統在輸送煙條的過程中，一方面由于條盒包裝質量問題，如條盒走偏、透明紙沒包好或無透明紙小盒煙散落在輸送線上，都會造成正常運行的條盒速度放慢，使后面的條盒逐漸累積在動力頭接口處，造成堵塞[4];另一方面，由于過渡板變形，推煙桿在打開或關閉時未完全推到煙條及斷鏈帶等機械問題也會造成堵塞，當每條出現故障時，整條線都得停下來，需要等故障排除后其他線才能恢復運行。

1.2 原因分析

傳統條煙輸送動力頭為一個電機同時驅動多條輸送通道，只要某一道堵煙，堵煙檢測就會激發動力頭停機，需要處理堵塞的煙條后，動力頭才能運行。而輸送線一般都處理高空，在維修平臺處理一次堵煙需要2min～3min，非維修平臺處理一次堵煙需要5min～10min，在這個過程中未堵煙的道也被連帶停機。條煙輸送履帶由一小塊鏈板連接起來，每塊鏈板長38.46mm，一條200m長的履帶由5 400塊鏈板連接而成，每塊鏈板之間會存在微小的間隙。當設備停機時，履帶會往后縮，由于每道的間隙拉力不一樣，拉力小的道會被卡住，導致履帶被卡斷。主動鏈輪通過軸端裝入軸內，更換主動鏈輪時需將電機及整根軸取下，并取下兩邊的鏈輪，最后才能取下中間的鏈輪，動力頭主動軸示意圖如圖1所示。

2 改進方法

2.1 改進思路

采用單電機單道輸送，每個電機控制一道輸送線，某道出故障時，只有相應的道停下，其他道繼續工作;某道需要維修時，也只需要停下需要維修的道即可，其他道不受影響。動力頭在機架上開U形槽，安裝時可以先把所有的軸承及鏈板都安裝好，之后再安裝到機架上。主動鏈輪采用雙邊壓緊分體兩半式結構，尾輪采用不拆軸可直接拆裝式，動力頭輸送區采用兩側對稱安裝，動力頭排包區多條道采用成箭頭式布局，每條道均有充分的維修空間。

2.2 電機安裝方式改進

電機采用立式安裝，通過連接板將電機固定在側板上，限制電機轉動及移動的自由度。在機架上開U形槽，將UCFL206的軸承及座安裝到主動軸上，將主動鏈輪及電機安裝到主動軸上，安裝時可以先把所有的軸承及鏈板都安裝好，之后再安裝到機架上;拆卸時僅需將帶座軸承的螺絲拆除，即可拆卸下來，如圖2所示。

2.3 尾輪改進

尾輪采用壓板固定在輸送線上，結構簡單、拆裝方便，只需將尾輪軸的壓板拆除，即可把尾輪部件拿出來，并且對尾輪軸的安裝和加工要求也很低，如圖3所示。

2.4 主動鏈輪改進

主動鏈輪采用組合式鏈輪[5]，兩個半環鏈輪組成一個閉環鏈輪，輪轂處通過螺絲連接起來，拆裝方便。拆卸時只需將螺絲松開，即可將鏈輪取下，而不用像以前那樣需要把電機拆下，并將整個軸拆下才能將鏈輪取出。組合式鏈輪拆裝方便，大大提高了維修效率，有效降低了維修人員的勞動強度。

2.5 動力頭輸送區改進

動力頭是將減速電機與主動輪部件直接連接，電機安裝在輸送線兩側的U型板上，輸送區電機采用兩側對稱安裝，內側的軸從外側的輸送線中間穿過。結構簡單，布局合理美觀;減速電機與主動輪部件直接連接，基本不需要維護;每條道均有充分的維修空間，維修方便，可降低維修勞動強度。

2.6 動力頭排包區改進

排包區動力頭多條道采用成箭頭式布局，每條道均有充分的維修空間，維修方便，可降低維修勞動強度。

2.7 電器部分改造

動力頭變頻器通過PROFIBUS現場總線輸送至主控電柜的西門子可編程序控制器[6]，并在上位工控機中設計了專門的WINCC監控界面[7-9]。電器控制原理圖如圖4所示。

條煙輸送系統關聯設備全部集中控制，所有設備直接和控制主站連接;其中，任何設備需要控制控制和連鎖上下游設備，均通過主站中轉;每個分道單線動力頭電機均配備一個變頻器，完成柔性啟動、停止以及調速;從包裝機出口至封箱機入口串聯的單線通道形成一組控制組，裝封箱機的關聯信號同樣與主站連接;裝封箱機處可以手動、自動控制輸送線的啟動和停止，輸送線的運行速度，以及實時監控輸送線的運行狀態。

3 應用效果

3.1 設備優化后的特點

可以實現每條輸送線單獨啟停、獨立控制;

每條輸送線啟停均以非常柔和的方式進行，保證輸送線的穩定可靠;

控制方式簡單，方便后期對條煙輸送系統的升級改造;

設備以模塊化設計，方便拆裝維修;

主動鏈輪將采用組合式鏈輪的聯結方式，同時使用高分子材料制作而成，方便主動鏈輪的拆卸及安裝，又不影響其力學性能;

帶變頻調速器控制，可以根據生產線需求調整到適合的速度;

動力頭由減速電機與主動輪部件直接連接，不需要復雜的傳動結構;結構簡單，布局合理美觀;

減速電機與主動輪部件直接連接，基本不需要去維護;

動力頭多條道采用成箭頭式布局，每條道均有充分的維修空間，維修方便，降低了維修勞動強度。

3.2 優化設備主要參數

本次優化后設備的主要參數情況，具體如表1所示。

3.3 優化前后使用情況統計

優化前后使用維修情況對比表如表2所示。

4 結語

條煙輸送線系統經過改造后，條煙輸送系統自動化控制程度得到明顯提升，有效降低了設備故障率，縮短了故障維修時間，提高了設備效率和設備穩定性。

參考文獻

[1] 王文輝.條煙輸送系統的設計[J].機電信息，2005，5（14）：17-18.

[2] 姜懷業.雙通道超高速條煙提升機的設計與應用[J].煙草科技，2012（4）：25-27.

[3] 金桂根.煙草自動化物流工藝設計[J].煙草科技，2004（10）：42-44.

[4] 王淑英，黃玉彥，喬茜華，等.卷煙條盒輸送線堵塞報警裝置設計及應用[J].鄭州輕工業學院學報：自然科學版，2014（4）：43-45.

[5] 孫智宙.一種用于刮板輸送機的組合式鏈輪[P].中國：CN201520127571.1，2015-11-18.

[6] 周明.現場總線控制[M].北京：中國電力出版社，2002.

[7] 唐啟義，馮光明.DPS數據處理系統[M].北京：科學出版社，2006.

[8] 朱愛紅，余冬梅，張聚禮.基于B/S軟件體系結構的研究[J].計算機工程與設計，2005，33（5）：1164-1165.

[9] 鐘時.WinCC及其選件產品在離散行業MES項目中的定位與應用[C].2008西門子自動化專家會議論文集.北京：機械工業出版社，2008：16-30.