垂直傾斜切片機(jī)切片厚度控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
摘要：為解決垂直傾斜切片機(jī)煙包分切后因切片厚度不均造成電子秤上物料中斷等問題，基于平行四邊形雙搖桿機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)原理對(duì)切片厚度控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。料板背面增設(shè)輔助定位氣缸，為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力并協(xié)助原定位氣缸快速定位；通過調(diào)節(jié)輔助定位氣缸活塞桿上的伸縮螺栓，可調(diào)整片煙的分切厚度；增加了延時(shí)控制功能，煙包定位由擋料板和接近開關(guān)共同完成，使擋料板起到阻擋作用。結(jié)果表明，通過改進(jìn)煙包定位控制方法，有效解決了擋料板定位過程中產(chǎn)生晃動(dòng)和煙包到位檢測(cè)的不確定性問題，煙包分切厚度均勻穩(wěn)定，松片回潮機(jī)供料中斷次數(shù)由改進(jìn)前的15次／月降低為2次／月，提高了松片回潮機(jī)的來料穩(wěn)定性。
關(guān)鍵詞：垂直傾斜；切片機(jī)；煙包；定位；切片厚度；擋料板
 在卷煙制絲生產(chǎn)中，切片是指開箱后的煙包被分切成若干塊片煙的加工過程。由于加工過程中片煙的物理結(jié)構(gòu)和內(nèi)在品質(zhì)未發(fā)生變化，大多數(shù)企業(yè)沒有把切片厚度作為關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行管理控制。當(dāng)出現(xiàn)切片厚薄不均時(shí)，通過電子皮帶秤的控制可消除流量波動(dòng)，保證松片回潮時(shí)片煙流量的穩(wěn)定。但對(duì)于垂直傾斜切片機(jī)，切片厚薄不均會(huì)引起電子秤上的物料中斷，造成松片回潮生產(chǎn)斷斷續(xù)續(xù)，影響增溫加濕效果。目前普遍做法是定期調(diào)整切片機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，以保證切片機(jī)始終在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，但由于分切后切片厚度變化波動(dòng)大，無法通過調(diào)整參數(shù)達(dá)到均勻穩(wěn)定。為此，利用平行四邊形雙搖桿機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)原理，對(duì)垂直傾斜切片機(jī)切片厚度控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以提高松片回潮工序的來料穩(wěn)定性。
1存在問題
 垂直傾斜切片機(jī)主要由推料板、送料皮帶、切片刀、擋料板、切片臺(tái)、導(dǎo)料板和機(jī)架等部分組成，見圖1。其中，推料板1由兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)組成的雙搖桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，可以900轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)煙包通過時(shí)推料板抬起，煙包到位后放下；送料皮帶2傾斜設(shè)計(jì)，切片時(shí)切片刀3垂直送料皮帶進(jìn)行分切；擋料板4由平行四邊形雙搖桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，可以前后移動(dòng)；切片臺(tái)5是一個(gè)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，切片時(shí)切片臺(tái)放下，片煙落下時(shí)抬起。

  在生產(chǎn)過程中，切片機(jī)的工作流程為：①在雙搖桿機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)900抬起推料板，并抬起切片刀，放下切片臺(tái)，擋料板停留在設(shè)定位置，然后煙包被輸送到送料皮帶，由送料皮帶將煙包輸送到切片位置，直至抵住擋料板。②順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)900放下推料板，由推料板和擋料板將煙包固定在設(shè)定位置，完成分切前的準(zhǔn)備工作。開始分切時(shí)，切片刀下壓，擋料板后退，分切后切片刀和切片臺(tái)抬起，片煙落人導(dǎo)料板。③切片臺(tái)回位放下，擋料板向前移動(dòng)到設(shè)定位置，煙包繼續(xù)由送料皮帶輸送直至抵住擋料板，推料板隨之一起向前移動(dòng)，完成第二次分切前的準(zhǔn)備工作。以此類推，直至完成整個(gè)煙包分切引。在此過程中，片煙按設(shè)計(jì)要求自由落下，并連續(xù)不斷地鋪設(shè)在電子秤上，以保證對(duì)松片回潮機(jī)的穩(wěn)定連續(xù)供料。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，片煙經(jīng)常無法連續(xù)地鋪設(shè)在電子秤上，使松片回潮機(jī)的供料出現(xiàn)中斷，影響生產(chǎn)的穩(wěn)定性。
2問題分析
 觀察發(fā)現(xiàn)，松片回潮機(jī)供料中斷主要是由于片煙沒有完全落下，造成部分殘留片煙阻礙切片臺(tái)的正常放下，被夾在送料皮帶和切片臺(tái)之間，使系統(tǒng)無法及時(shí)完成下一次分切的準(zhǔn)備工作。此時(shí)，系統(tǒng)需轉(zhuǎn)換為手動(dòng)操作模式，由人工手動(dòng)操作抬起切片臺(tái)，將殘留片煙清理出來，再轉(zhuǎn)換為自動(dòng)模式繼續(xù)進(jìn)行分切生產(chǎn)。在此過程中，如果操作人員處理不及時(shí)，就會(huì)造成片煙在電子秤上的排列出現(xiàn)間斷，使松片回潮機(jī)的供料中斷。
  這種情況通常發(fā)生在煙包的最后一塊片煙中，且該塊片煙厚度較厚。這是因?yàn)榍衅瑱C(jī)的切片厚度都采用等分法計(jì)算控制，即先把每箱煙包分成若干等分，再利用編碼器或接近開關(guān)的定位控制把煙包分段輸送到分切位置進(jìn)行分切。分切后，單箱煙包各塊片煙的分切厚度偏差都會(huì)累積到最后一塊片煙。假設(shè)分為5次分切，當(dāng)每次分切都是負(fù)偏差時(shí)，前4塊片煙都小于設(shè)定厚度，第5塊片煙則會(huì)遠(yuǎn)大于設(shè)定厚度。在垂直傾斜切片機(jī)中造成分切負(fù)偏差的因素很多，如推料板步進(jìn)控制、送料皮帶傾斜設(shè)計(jì)、切片刀刀刃非對(duì)稱設(shè)計(jì)、擋料板定位以及接近開關(guān)的檢測(cè)方式等。其中，擋料板定位和接近開關(guān)的檢測(cè)方式是關(guān)鍵因素。擋料板采用平行四邊形搖桿放大費(fèi)力機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動(dòng)，見圖2。其動(dòng)力采用帶電一氣閥門定位器的定位氣缸驅(qū)動(dòng)，搖桿比連桿架A和連桿架B短，工作時(shí)擋料板在慣性作用下會(huì)由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的壓縮空氣產(chǎn)生晃動(dòng)，同時(shí)電一氣閥門定位器在定位過程中的振蕩也會(huì)加劇擋料板的晃動(dòng)。當(dāng)煙包在供料進(jìn)給時(shí)，擋料板晃動(dòng)會(huì)使煙包提前停止送料，使分切產(chǎn)生負(fù)偏差。另外，煙包到位采用接近開關(guān)側(cè)向檢測(cè)方式，接近開關(guān)固定在擋料板背面，當(dāng)煙包到位時(shí)推動(dòng)擋料板上的彈簧板，安裝在彈簧板上的檢測(cè)塊發(fā)生位移以達(dá)到檢測(cè)目的。當(dāng)煙包的送料狀態(tài)欠佳時(shí)，彈性檢測(cè)塊位移量不足，分切就會(huì)產(chǎn)生負(fù)偏差。雖然將每次分切的位移量都控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，但累積后最后一塊片煙的厚度就遠(yuǎn)大于設(shè)定指標(biāo)，超出設(shè)備的控制范圍。因此，垂直傾斜切片機(jī)煙包定位穩(wěn)定性差是造成松片回潮機(jī)供料中斷的主要原因。

3設(shè)計(jì)方法
 為提高垂直傾斜切片機(jī)煙包定位的穩(wěn)定性，針對(duì)擋料板定位過程產(chǎn)生的晃動(dòng)和煙包到位檢測(cè)的不確定性，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
3.1  擋料板定位
 原系統(tǒng)采用定位氣缸通過平行四邊形搖桿放大費(fèi)力機(jī)構(gòu)對(duì)擋料板進(jìn)行傳動(dòng)和定位。為提高擋料板定位的穩(wěn)定性，在擋料板背面增設(shè)了輔助定位氣缸（圖2），可沿著煙包輸送方向伸縮工作。輔助定位氣缸在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中具有兩個(gè)作用：一是協(xié)助原定位氣缸為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，防止煙包到位撞擊造成定位不準(zhǔn)確；二是協(xié)助原定位氣缸快速定位，縮短擋料板的定位響應(yīng)速度。輔助定位氣缸通過一個(gè)二位五通閥控制，只有當(dāng)擋料板定位時(shí)，二位五通閥才得電工作，活塞桿向外伸出，其余情況都處于自由狀態(tài)。在自由狀態(tài)下輔助定位氣缸起阻尼作用，擋料板的傳動(dòng)和定位均由定位氣缸控制。通過調(diào)節(jié)輔助定位氣缸活塞桿上的伸縮螺栓，縮短氣缸的伸縮量，可增大煙包的分切厚度。
3.2煙包到位檢測(cè)
 煙包到位采用上下兩個(gè)電感式接近開關(guān)進(jìn)行側(cè)向檢測(cè)。在額定工作距離內(nèi)，彈性檢測(cè)塊有0-30 mm的工作行程。在其工作行程內(nèi)，只要接近開關(guān)檢測(cè)到彈性檢測(cè)塊，煙包就停止輸送，定位在某一個(gè)位置，因此原檢測(cè)方式具有不確定性。為此，系統(tǒng)增加了延時(shí)控制功能”（圖3），通過試驗(yàn)觀察煙包到位時(shí)輕微撞擊擋料板，即可確定延時(shí)時(shí)間（約0.8 s），并可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。延時(shí)后，煙包定位通過擋料板和接近開關(guān)共同完成，以確保擋料板在煙包定位過程中起到阻擋作用。

4結(jié)語
 垂直傾斜切片機(jī)切片厚度控制系統(tǒng)改進(jìn)后，有效改善了煙包分切效果。由圖4可知，改進(jìn)后電子皮帶秤變頻器的工作曲線波動(dòng)更小，說明切片厚度更加均勻穩(wěn)定。

 通過改進(jìn)煙包定位控制方法，有效解決了擋料板定位過程中產(chǎn)生晃動(dòng)和煙包到位檢測(cè)的不確定性問題，提高了煙包分切厚度的均勻性和穩(wěn)定性，松片回潮機(jī)供料中斷次數(shù)由改進(jìn)前的15次／月降低為2次／月，保證了松片回潮機(jī)來料的穩(wěn)定性。
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