SD5 切絲機(jī)電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)

彭雪濤，徐 航，邱棟辰

（江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司南京卷煙廠，江蘇南京 210019）

0 引言

在卷煙工業(yè)中，切絲機(jī)是關(guān)鍵設(shè)備之一，主要用于卷煙制絲生產(chǎn)，其基本功能是將經(jīng)過處理的葉片、煙梗切成符合制絲工藝規(guī)范要求寬度的葉絲、梗絲。目前，國(guó)外生產(chǎn)切絲機(jī)的廠家主要有：意大利Comas 公司，生產(chǎn)以A1 系列為主要機(jī)型的直刃水平滾刀式切絲機(jī)；德國(guó)Hauni 公司，生產(chǎn)以KT（C）系列為主要機(jī)型的直刃傾斜滾刀式切絲機(jī)及TOBSPIN 旋轉(zhuǎn)式切絲機(jī)；日本煙草產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社，生產(chǎn)以SRC 型為主要機(jī)型的曲刃水平滾刀式切絲機(jī)；意大利Garbuio Dickinson 公司，生產(chǎn)RC 和SD5系列直刃水平滾刀式切絲機(jī)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)切絲機(jī)的廠家主要有：昆明煙機(jī)集團(tuán)二機(jī)有限公司，生產(chǎn)SQ3A 及SQ34 系列切絲機(jī)；昆明船舶設(shè)備集團(tuán)有限公司，生產(chǎn)SQ31X 系列滾刀式切絲機(jī)；秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，通過引進(jìn)、消化SD5 切絲設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)，結(jié)合中式卷煙特色工藝的需求，研發(fā)生產(chǎn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SQ36X 系列切絲機(jī)。

在上述切絲機(jī)中，SD5 切絲機(jī)具有柔性化切絲、產(chǎn)量大、易操作、自動(dòng)化水平高等特點(diǎn)，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)卷煙生產(chǎn)在用的主流切絲設(shè)備之一，其整機(jī)外形如圖1 所示。SD5 切絲機(jī)主要由喂料系統(tǒng)、機(jī)架、送料系統(tǒng)、刀門系統(tǒng)、刀輥系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、磨刀系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)組成，電控系統(tǒng)集中位于切絲機(jī)側(cè)方的電控柜中。SD5 切絲機(jī)在清理或檢修時(shí)，必須將側(cè)方的電控柜移出，待清潔或檢修結(jié)束，將側(cè)方的電控柜退回至原位方可生產(chǎn)。目前電控柜的移動(dòng)采用人工擰動(dòng)回轉(zhuǎn)絲桿的方式（圖2），該方式效率低下、人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，且螺桿易磨損引發(fā)運(yùn)行卡滯，因此亟需一種新的電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置。

圖1 SD5 切絲機(jī)外觀

圖2 SD5 切絲機(jī)電控柜人工移動(dòng)

1 問題分析

SD5 切絲機(jī)在生產(chǎn)中，會(huì)產(chǎn)生大量的煙末和灰塵，因此每日生產(chǎn)結(jié)束后需要對(duì)切絲機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)，保養(yǎng)時(shí)需要將切絲機(jī)電控柜移出，此外在殺蟲或檢修時(shí)，亦須將切絲機(jī)電控柜移出，電控柜的月移動(dòng)次數(shù)統(tǒng)計(jì)見表1。可以看出，平均每月需移動(dòng)電控柜33.67 次，每次移動(dòng)電控柜均需要準(zhǔn)備工具、開啟電控柜、關(guān)閉電控柜和回收工具，平均每次移動(dòng)時(shí)間約5 min。可見，電控柜移動(dòng)操作繁瑣、效率低下、耗時(shí)較長(zhǎng)。

表1 電控柜月移動(dòng)次數(shù)統(tǒng)計(jì) 次

由于電控柜移動(dòng)頻率過高、回轉(zhuǎn)絲桿動(dòng)作頻繁，導(dǎo)致絲桿磨損，移動(dòng)機(jī)構(gòu)壽命減少，在電控柜移動(dòng)的過程中經(jīng)常出現(xiàn)卡滯等故障。回轉(zhuǎn)絲桿磨損如圖3所示，從圖中可以看出，磨損會(huì)逐漸加劇，導(dǎo)致移動(dòng)故障增加。此外，移動(dòng)SD5 切絲機(jī)的電控柜時(shí)，需要先將刀輥的防護(hù)罩移出，否則會(huì)導(dǎo)致刀輥防護(hù)罩損壞（圖4）。

圖3 回轉(zhuǎn)絲桿磨損

圖4 刀輥防護(hù)罩損壞

分析可知，當(dāng)前SD5切絲機(jī)電控柜人工移動(dòng)的方式存在效率低下、故障率高、缺少保護(hù)措施等問題，設(shè)計(jì)一種電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置，需在滿足高頻使用的條件下，有效解決上述問題。

2 解決方案

SD5 切絲機(jī)電控柜移動(dòng)裝置的改進(jìn)，有回轉(zhuǎn)絲桿改成滾珠絲桿、電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿動(dòng)作、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)電控柜移動(dòng)等多種方案，結(jié)合切絲機(jī)的工作環(huán)境和改造空間，選用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方案。

2.1 總體方案

電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)單元、自動(dòng)控制單元和刀輥檢測(cè)單元三個(gè)部分，在刀輥檢測(cè)單元檢測(cè)到刀輥到位信號(hào)后，自動(dòng)控制單元控制驅(qū)動(dòng)單元?jiǎng)幼鳎瑢?shí)現(xiàn)電控柜的自動(dòng)移動(dòng)。氣動(dòng)切絲機(jī)電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置的方案設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5 電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置方案設(shè)計(jì)

2.2 氣動(dòng)管路設(shè)計(jì)

SD5 切絲機(jī)電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，其控制方案如圖6 所示。在圖6 中，B1、B2 是切絲機(jī)刀輥防護(hù)罩的位置檢測(cè)，B3、B4 是切絲機(jī)電控柜的位置檢測(cè)，均安裝在氣缸上。在氣動(dòng)回路中，調(diào)壓閥調(diào)整氣壓，二位三通電磁閥控制氣路的切斷和連通，三位五通電磁閥控制氣缸的伸出和縮回，排氣節(jié)流閥控制氣流穩(wěn)定。

圖6 電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置氣動(dòng)控制示意

2.3 控制電路設(shè)計(jì)

SD5 切絲機(jī)電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置的硬件設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行控制電路設(shè)計(jì)并調(diào)試程序，使得各項(xiàng)設(shè)計(jì)功能順利實(shí)現(xiàn)，該自動(dòng)移動(dòng)裝置的控制電路如圖7 所示。只有當(dāng)B2 檢測(cè)接通，即刀輥防護(hù)罩到位后，電控柜才能移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了刀輥防護(hù)罩的保護(hù)功能。電控柜門開或電控柜門關(guān)旋鈕接通后，電磁閥的線圈得電，控制氣缸伸出或縮回，從而控制電控柜的移出或退回。

圖7 電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置控制電路

3 應(yīng)用效果

SD5 切絲機(jī)電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置安裝完成后，無(wú)需人工擰動(dòng)回轉(zhuǎn)絲桿，旋動(dòng)加裝的旋鈕即可控制電控柜移動(dòng)至指定位置（圖8），以3 個(gè)月為檢驗(yàn)周期，從移動(dòng)效率、故障頻次和移動(dòng)機(jī)構(gòu)壽命3 個(gè)方面檢驗(yàn)該裝置的應(yīng)用效果。

圖8 電控柜自動(dòng)移動(dòng)

3.1 移動(dòng)效率

SD5 切絲機(jī)電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置應(yīng)用后，相比于之前手動(dòng)擰動(dòng)絲桿省去了工具準(zhǔn)備和回收的步驟，但多出了刀輥體移出和退回兩個(gè)保護(hù)性步驟，統(tǒng)計(jì)該自動(dòng)移動(dòng)裝置應(yīng)用前后電控柜的單次移動(dòng)時(shí)間（表2），可以看出應(yīng)用該電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置后，平均單次電控柜移動(dòng)時(shí)間從307 s 下降至140 s，移動(dòng)效率顯著提升。

表2 電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置應(yīng)用前后移動(dòng)時(shí)間統(tǒng)計(jì) s

3.2 故障頻次

SD5 切絲機(jī)電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置應(yīng)用后，氣缸的平面直線運(yùn)動(dòng)代替了絲桿的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，提高了電控柜移動(dòng)的平順性，統(tǒng)計(jì)該裝置應(yīng)用前后電控柜移動(dòng)機(jī)構(gòu)的月故障次數(shù)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。從表3 可以看出，應(yīng)用該電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置后，電控柜移動(dòng)機(jī)構(gòu)的月故障次數(shù)從11.33 次/月下降至0.33 次/月，故障頻次大幅降低。

表3 電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置應(yīng)用前后月故障次數(shù)統(tǒng)計(jì) 次

3.3 移動(dòng)機(jī)構(gòu)壽命

SD5 切絲機(jī)電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置應(yīng)用后，移動(dòng)機(jī)構(gòu)的壽命主要取決于氣缸的使用壽命，該移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用FESTO 氣缸，按照推薦使用壽命，在電控柜平均月移動(dòng)次數(shù)為33.67次的條件下，可使用約5 年，而該裝置應(yīng)用前回轉(zhuǎn)絲桿的平均使用壽命約為3 個(gè)月。可見，應(yīng)用該電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置后，移動(dòng)機(jī)構(gòu)的壽命延長(zhǎng)約20 倍。

4 結(jié)語(yǔ)

SD5 切絲機(jī)電控柜自動(dòng)移動(dòng)裝置在于解當(dāng)前移動(dòng)機(jī)構(gòu)效率低下、故障率高、缺少刀輥門防護(hù)等諸多問題，其總體設(shè)計(jì)方案包括驅(qū)動(dòng)單元、自動(dòng)控制單元和刀輥檢測(cè)單元3 個(gè)部分，通過設(shè)計(jì)氣動(dòng)管路和控制電路，實(shí)現(xiàn)了電控柜自動(dòng)移動(dòng)的功能。該自動(dòng)裝置應(yīng)用后，移動(dòng)效率顯著提升，故障頻次大幅降低，移動(dòng)機(jī)構(gòu)壽命極大延長(zhǎng)。該自動(dòng)移動(dòng)裝置具有良好的應(yīng)用效果和推廣價(jià)值。