YB45铝箔纸剔除机构驱动系统的改进   

YB45铝箔纸剔除机构驱动系统的改进   

李建良，邵,鹤，王文成，冯,鹏

陕西中烟工业有限责任公司延安卷烟厂   陕西省延安市  716000

摘要：

通过对YB45包装机铝箔纸剔除机构的驱动单元进行改进，采用直流控制直流固态继电器——电磁阀——单作用气缸的驱动方案，替代原直流控制交流固态继电器控制电磁铁得失电的直驱方式，从而使剔除机构在完成剔除动作时，不会因电磁铁工作行程未达设定工作周期而持续得电而导致的电磁铁过热烧坏；亦不会因电磁铁内部积灰导致剔除机构复位异常而引起铝箔纸输送偏斜。

关键词：剔除机构；直流固态继电器；电磁阀；单作用气缸

引言

在我国现阶段大部分烟草制造企业中使用的YB45包装机铝箔纸剔除装置，是由交流电磁铁驱动机械连杆剔除机构动作，实现对铝箔纸进行剔除的目的。交流电磁铁由MICROⅡ电控系统中的固态继电器控制，交流电磁铁在使用过程中，容易聚集灰尘，积灰后的电磁铁在完成剔除后影响到剔除机构回程时控制杆回落不到位，从而使安装在剔除机构左下角的铝箔纸定位托脚在完成避让被剔铝箔纸的动作后，无法归位完成对后续单张下落铝箔纸的准确定位，继而引起铝箔纸因定位不准确产生的一系列输送偏斜问题，铝箔纸剔除机构的工作异常影响设备的正常运行；同时，由于YB45包装机在停机后交流电磁铁也处于持续带电状态，交流电磁铁长时间带电将会使内部的线圈发生过热现象导致线圈被烧坏；更有甚者，剔除机构的控制杆调节不当时，交流电磁铁在得电状态下产生的磁力未彻底将控制杆推出线圈磁场范围，在线圈内部就会产生较大的涡电流，伴随产生“滋~~~”或“嗡~~~”的持续噪音，涡电流产生的高热极易使线圈过热而烧坏；此外电磁铁安装位置靠近机壁，每次需对电磁铁维护作业时可操作空间狭小，清理维护或更换作业时拆装过程特别费时。由此可见，由交流电磁铁驱动铝箔纸剔除机构的控制方式存在工作不稳定、维护周期短且不易维护的实际弊端。

1.结构原理分析

YB45型硬盒包装机组的铝箔纸剔除机构剔除动作由电磁铁驱动， 剔除完成后的归位动作由弹性驱动杆上的弹簧压缩量回弹实现复位功能。如图 1 所示， 当有空头、缺支的烟组经五功能机构剔除后，空工位的烟支模盒对应传递至1号轮输出工位，需要将完成加速输送后的单张铝箔纸从1号轮和2号轮之间剔除， 固态继电器得到剔除信号使电磁铁通电， 电磁铁内部线圈得电后将弹性驱动杆的顶针部位推出磁场范围，弹性驱动杆向上动作带动四杆机构一方面使剔除钢辊靠近紧挨剔除橡胶辊， 与转动的剔除辊一起将铝箔纸向下输送，另一方面四杆机构同时也驱动铝箔纸定位托脚离开导纸板，从而避让开剔除后向下输送的单张铝箔纸。剔除完毕后，电磁铁断电，顶针在弹簧作用下向下动作， 剔除钢辊离开剔除橡胶辊，同时定位托脚接住并定位单张铝箔纸，使其和烟支一起被推送进入二号轮。

图1 电磁铁驱动的铝箔纸剔除机构示意

2.现状故障分析

本文仅就设备实际运行中易发软故障类型进行分析，需通过换件修复的硬故障在此不再赘述。

2.1电磁铁积灰引发剔除不畅

弹性杆的顶针部分由于常态下需伸入电磁线圈芯部，在两者之间仅有隔离板和胶垫对灰尘进行封挡。胶垫的对应孔位又不可避免的与频繁运动的顶针摩擦后孔径扩大，实际封挡灰尘的作用弱化后造成电磁铁线圈内极易积灰。积灰后的电磁铁对弹性杆的行程造成影响致使后者无法准确将剔除钢棍在剔除时紧靠剔除橡胶辊，而经过两者之间的被剔除铝箔纸缺乏输送力而阻塞在输送通道，继而影响下一张铝箔纸输送或剔除。

2.2电磁铁积灰引发托纸脚不能归位

正常输送的单张铝箔纸在经过加速轮输送后，会自由下落在里外平齐的托纸脚上，以便对正后被排列整齐的20支烟组水平向左推送完成U型折叠。当剔除机构工作时，安装在与平行四杆机构相连的横杆上的托纸脚离开导纸板，而剔除动作完成后，弹性杆在弹簧作用下驱动平行四杆机构使托纸脚的凹口与导纸板的凸沿交叉，从而挡住单张铝箔纸的下落对其定位。

当电磁铁积灰后，弹性杆的行程受积灰影响不能回弹到位，相应的平行四杆机构所驱动的托纸脚与导纸板产生间隙没有形成阻挡，单张铝箔纸在托纸脚处因没有准确定位在完成侧U型折叠式产生偏斜，后序的包装成型就会产生不规律、幅度不一的铝箔纸搭口错牙产品质量缺陷。

2.3电磁铁积灰引起弹性杆顶针部位异常磨损

弹性杆顶针在伸入电磁铁的线圈范围时，因该处积灰影响到顶针在电磁铁导向板孔内的对中状态，不对中时顶针与导向板接触，长期接触磨损后会在顶针头部形成蘑菇环状倒钩。弹性杆回程时倒钩会卡在导向板的内侧，造成弹性杆行程不足从而引起托纸脚的动作异常，托纸脚的定位功能缺失产生铝箔纸搭口错牙产品质量缺陷。

3.改进方法

3.1气缸替代电磁铁

电磁铁因结构设计原因易积灰，又因持续得电状态时易发热烧坏，遂采用一种运动行程相符的单作用气缸替代电磁铁用于驱动连杆机构完成剔除动作。考虑该位置安装空间所限，采用了CQSB25-10S单作用气缸通过辅助零件安装在原电磁铁位置作为剔除机构的驱动装置。原电磁铁查铭牌可知其行程为8mm推力38N,而CQSB25-10S气缸采用YB45标称气源时理论最大推力245N行程10mm，经节流阀调节后推力可满足替代条件，行程通过可调节螺钉来补偿位移量，从而确保活塞回程后所驱动的弹性杆在弹簧作用下可完全归位。

图2单作用气缸驱动单元结构示意

3.2增设电磁阀

将YB45铝纸剔除电信号接入二位三通电磁阀，通过电磁阀的通断来决定单作用气缸的气源输入，从而控制剔除机构的工作状态。

3.3固态继电器变换

原控制系统采用15号电路板输出DC24V信号给固态继电器驱动交流电磁铁，现将固态继电器更换为直流控制直流的固态继电器，用于为增设的二位三通电磁阀提供输入控制信号。

图3 DC24V直流固态继电器

3.4安装

本改进方案电控方面固态继电器换型后在电控柜内原位安装，采用原电磁铁供电线路为增设的二位三通电磁阀提供信号，即固态继电器的输出线由电控柜引出经桥架连至YB45内部由烟支剔除下方的机壁接口导出连接至电磁阀。

图4 电控柜内直流固态继电器接线示意      图5二位三通电磁阀接线示意    

气动方面由铝纸架后方气管接入常通气至电磁阀气源接口，电磁阀借用机壁冗余孔位安装固定，电磁阀的输出孔接至单作用气缸，气缸活塞杆头部拧入M5外六方螺钉作为易损件与剔除机构弹性驱动杆接触为其提供位移推力。

图6 改进型气缸驱动系统总装示意

4.改进效果

改进后的铝箔纸剔除系统在试点机台试用3个月，期间剔除动作稳定可靠、铝箔纸定位准确，未发生任何因剔除机构引起的铝箔纸输送折叠故障。之后逐台推广应用于全线9组ZB45生产机台，截止发稿全线使用已满一年，改进型铝箔纸剔除系统均免维护正常工作。

5.结语

本次剔除机构驱动系统的改进，所需的备件均为价格低廉的标准型通用件。电控柜内将直控交固态继电器换为直控直固态继电器，供气线路上取常通分支气路供电磁阀，由电磁阀控制驱动单作用气缸完成铝箔纸剔除机构的剔除和归位，电磁阀的特性决定了控制线圈为低功耗的直流线圈，在常通电的持续剔除状态下亦不会烧坏元器件。故而改进后的气缸驱动单元，成功解决了铝纸剔除过程中故障率高且不易维护的难题，下一步将对相同结构的YB45内框纸停供机构驱动电磁铁进行同理改造。

参考文献：

［1］喻树洪，蒋盈丰，黄启明，等． ZB45 包装机组铝箔纸剔除电磁铁的改进［J］． 烟草科技，2009( 11) : 31-32．

［2］范铁桢，卷烟封装设备机械修理工（二级）专业知识［M］． 北京: 国家烟草专卖局职业技能鉴定指导中心，2019．

［3］闻邦椿，机械设计手册［M］． 北京: 机械工业出版社，2010