一种烟梗开包机甩包叠袋机构

安浩 徐荣华 王琳 胡吉良 高雪峰 徐敏 杨浩

摘 要：卷烟生产使用的烟梗原料多采用麻袋进行包装，使用时由人工开袋倒料，工人劳动强度较大，现场环境较差。烟梗开包机可代替人工完成开袋倒料的过程，改善现场环境并降低工人劳动力的输出，但是该设备在对倒料后的麻袋处理方面存在了一些不足。该文针对烟梗开包机退包过程中采用的机械结构在实际应用过程中存在的问题，设计了一种可以实现当前机械结构动作并可以将包装麻袋叠放整齐的甩包叠袋机构，并可提高设备的稳定性，同时进一步减少工人工作量。

关键词：烟梗投料  烟梗开包机  残余料清理  叠袋  气缸中停

中图分类号：TS4       文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0110-04

卷烟生产使用的烟梗原料多采用麻袋进行包装，使用时由人工开袋倒料，粉尘较大，污染环境，影响身体健康;另外，由于工人劳动强度较大，倒料的干净与否与工人的责任心有关。为解决上述问题而采用的烟梗开包机，工人只需要简单的上料操作，即可自动化完成烟梗原料包装麻袋的开袋、倒料工作，减少了工人劳动力的输出而且倒料后残余量很低，很大程度上改善了现场环境，自动化程度也得以提高;同时也保证了包装麻袋的完整性，使其可以进行回收再利用，从而节约了一定的生产成本。由于麻袋需要收集回收，而该设备将倒料后的空麻袋送出设备后的状态很是杂乱，在生产结束后仍需要人工进行整理;同时，设备在生产过程，有时会因为包装麻袋较长而不能将包装麻袋送出设备而造成空袋掉落情况;另外，设备在退包过程中会产生振动，存在影响设备工作稳定性的隐患。

1 问题分析

退包机构的主要作用是将倒料后的空麻袋送出设备外并将倒料后的包装麻袋内残余的物料清理干净。其工作原理为：初始状态时，2-夹持臂驱动气缸的活塞杆为伸出状态，1-夹持臂为张开状态等待倒料后的空麻袋进入，当空麻袋进入后，2-夹持臂在气缸的驱动下闭合夹住空麻袋，然后5-摆动气缸活塞杆进行快速地小距离伸出和缩回，从而驱动3-摆动臂围绕4-主轴摆动。在往复摆动3次后，5-摆动气缸的活塞杆完全伸出，将空麻袋头部拉起至设备出包口位置上方，在7-辅助输送带的输送下离开设备。

由于其结构采用了气缸驱动的前后摆动结构，在对麻袋甩动后直接在后位使麻袋自由下落，麻袋形态因此很是杂乱。也由于此种结构，长麻袋在机构到达后位时仍有一部分处于辅助输送带下方，辅助输送带不能将麻袋拉起，从而导致较长的麻袋在倒料完成后出现空包装麻袋的掉落情况。同时，为保证对倒料后空麻袋内残余物料的清理程度，采用以气缸杆快速伸出和缩回提供摆动臂甩动的力度，导致了摆动臂在到达前后位终点位置时，6-气缸底座产生振动。考虑如果长期振动，可能会造成固定气缸底座的螺栓松动、气缸下滑，从而导致摆动臂运动到终点时的位置发生变化，有可能不能对倒料机构的包装麻袋进行可靠夹持，也有可能造成机械干涉损伤机构;同样也存在着摆动臂不能完全到达后位，造成空包装麻袋不能顺利送出设备外的隐患。

2 新结构设计

2.1 整体结构

考虑以上所述问题，新结构需在同样具备原有结构的甩包功能和甩包力度的基础上，还应可以更平稳地完成清理残余物料的過程。设计的具有甩包叠袋功能的新式退包装置整体结构如图2所示。

由于原有机构的甩包动作采用的是摆动动作，而其轨迹可以使用水平方向的匀速运动和垂直方向的加速运动来实现，设计的退包装置主要由水平运动和上下运动两部分组成。1-驱动减速机驱动，2-水平传动机构，3-水平移动机构固定在2-水平传动机构上，4-上下移动机构固定在3-水平移动机构下方，4-上下移动机构上安装有两组5-夹手，整套机构配有光电开关，由PLC程序控制行走位置等整个动作过程。工作过程开始时，5-夹手为张开状态，4-上下移动机构停止在最上位置，3-水平移动机构处于图内左侧设定位置。当倒料空麻袋被倒料臂提起倒料后，4-上下移动机构下行至5-夹手进入空包装麻袋两侧一定距离，然后5-夹手闭合夹持包装麻袋。接着4-上下移动机构上行至最上位置，3-水平移动机构和4-上下移动机构同时进行水平和垂直方向的小距离往返运动，对包装麻袋内残余的物料进行清理。清理完毕后，4-上下移动机构再次移动到最上位置时，3-水平移动机构开始向图内右侧设定位置移动，将空麻袋完全拉进原有辅助输送带上方，此时辅助输送带为停止状态。接着，4-上下移动机构向下运动使空包装麻袋约1/3的长度与辅助输送带带面接触，3-水平移动机构再向图内左侧设定位置返回移动到麻袋尾部上方，4-上下移动机构继续向下运动一定距离使麻袋折叠，3-水平移动机构再向图内右侧位置移动，移动到位后，5-夹手松开，剩余长度包装麻袋自由下落，从而完成对麻袋的折叠，最终完成全部的甩包叠袋过程。

2.2 机构设计

水平传动机构如图3所示，该机构的主要动作是通过减速机的驱动来完成。机构整体通过2-轴承座固定在设备箱体上，1-主动轴接收减速机的动力，通过3-齿形带将动力传递给4-被动轴。

水平移动机构如图4所示，该机构主要作用为固定上下移动机构并支撑其行走，该机构的主要动作由水平传动机构中齿形带的移动来完成。机构主体为由方管和圆钢焊接制作的4-水平移动主梁，两侧安装有支撑并可滚动的1-承载轮，主梁上焊接有齿形的2-连接板，与齿形带连接啮合后通过3-压板固定，主梁下方焊接有用于固定上下移动机构的5-固定座。

上下移动机构如图5所示，该机构的动作和位置控制由电磁阀控制的压缩空气气路完成，其结构主要包括1-上下移动气缸和2-夹手固定板。

由于气源容易获得且无污染，选用了气缸来实现上下运动。由于夹持空麻袋时和叠袋过程中上下移动机构停止的位置均不一样，故需要保持气缸在某一段时间内停止在一个设定位置，此时气缸进排气均需要被控制，从而获得气缸活塞杆在行程范围内的中停。方案采用三位五通电磁阀作为控制器件，在中位时实现气缸活塞杆的停止。三位五通电磁阀包括中封、中压、中泄三种型式：中封式在中位时将电磁阀的出气路封闭，气缸内的压缩空气不能进入和排出;中压式在中位时对两路出气路同时供气，气缸内活塞两侧的气室内的压力相同;中泄式会将电磁阀的出气路连接大气，气缸活塞两侧的气室内的压缩空气与大气连通。由于空麻袋重量较轻，应不足以克服活塞与气缸筒壁的摩擦力，最初考虑采用中压式保持位置。但由于采用的为有杆气缸，无杆一侧的压力始终会大于有杆一侧，最终采用中封原理。后考虑运动保持过程中压缩空气可能存在泄露，又采用了气控单向阀来对气缸前后腔气体进行封闭，气控单向阀在不通气时只允许向气缸进气而不能排气。为保证在停止时没有压缩空气通入气控单向阀，使用中泄式电磁阀将控制气路内空气排出，两者结合代替中封式电磁阀使用。最终确定的控制气路如图6所示，气缸杆伸出时，1-电磁阀B口打开对2-气缸供应压缩空气，同时打开图内右侧气控单向阀排气回C口;当需要停止时，气路内压缩空气经B、C两口连通大气，电磁阀进气口A封闭，3-气控单向阀关闭保持活塞杆位置。活塞杆停止位置的控制由PLC程序和固定在气缸上的接近传感器控制。

夹手的结构如图7所示，该机构的动作由固定在2-上下移动机构固定板上的1-气缸提供，夹手闭合状态判断依靠固定在1-气缸上的接近传感器判断。其工作过程为：气缸杆

缩回时，5-拉杆固定板带动4-拉杆向上运动，同时带动3-夹持臂向中间靠拢，完成夹紧过程。

3 结语

所设计的甩包叠带机构已经代替原有机构在设备上安装应用，应用结果表明：

（1）由于采用水平和垂直方向结合的运动，更类似于人力抖动的方式，在实现原有动作的基础上，比原有结构的甩包效果更好。

（2）由于对麻袋进行了叠放，在收集回收时减少了工人整理的工作量。

（3）由于采用了垂直方向运动，没有在包较长的情况下再次发生空麻袋掉落的情况且夹持空麻袋的成功率为100%。

（4）由于采用了齿形带驱动，退包动作更加迅速平稳，设备不再产生振动，消除了影响设备运行稳定性的隐患。

参考文献

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