一种基于打包用途的光电开关装置设计及应用

尤祥宇 彭马留 尚东平 范茂青

摘 要：打包流程对于很多加工企业来说都非常重要，但目前的工厂打包却存在带条分布不均匀而造成的不合格现象，基于此，設计研发一种基于打包流程的光电开关固定装置，性能试验表明，文章设计的开关可以优化打包带间距不均匀情况的出现，具有重要的实际意义和价值。

关键词：打包;优化;光电开关;带距极差

0.引言

在复烤加工企业的工艺设计中，复烤烟叶装箱打包是其最后一道工序，其工艺任务是在复烤烟叶装箱后对其进行捆扎（打包），打包机光电开关与打包机所保持的位置对打包带的分布情况起了关键作用，均匀分布且与打包机相对稳定的光电开关位置可使打包机打出均匀分布的打包带，目前各商家的打包机配套实施基本相同，打包机固定在地面上，而光电开关安装在烟箱输送辊道上，而为了维修或换件的方便，打包机的光电开关采均用螺母固定在辊道上，噪声、机器震动等因素使得固定螺母经常出现松动现象，同时在更换打包带及维修打包机后均会使得四个光电开关与打包机的位置变动，从而使得复烤烟叶装箱打包带分布不均，而当打包带出现歪斜等不均匀分布现象时，在运输或堆高等过程中还会对复烤烟叶包装用纸箱造成磨损。随着客户对复烤烟叶装箱质量也提出了更高的要求，对影响打包带均衡的流程进行优化设计具有重要的现实意义。

1.现状

打包机的不均匀性主要和打包带均匀性、打包机的辊道设计以及光电开关的控制有关，因此，如果进行相应的优化也需要从这三个角度出发，提高打包带的均匀性相对来说是比较容易实现的途径，可以节省资源，但是打包带需要工作人员进行调整加固，并且要定时监控，费时费力也存在一定的安全隐患，人为的主观控制比较严重，优化效果也比较差。如果对打包机的辊道进行重新的优化设计，可以避免这种分时的工作人员安全问题，但是辊道占据的空间很大，进行维修非常不方便，优化成本也比较高，尽管作业比较稳定，但是依然不是最佳选择，最后考虑的是光电开关固定装置的优化，光电开关固定装置的稳定优化可以很大程度上的提高打包带均匀性，尽管在开关的研发方面需要投入较大的人力，也需要在技术上进行攻坚，但良好的效果以及并不双高的成本依然值得着重考量。

2.光电开关固定装置优化设计

2.1原理分析

在设计的过程中，需要考虑打包机的移动锁架、弹簧等，移动锁定架利用锁定弹簧将两支承架的弯头压紧在打包机框架上，同时需要实现左支承架、移动锁定架、右支承架的联动。因左右支承架上各承载着两光电开关，光电开关的位置需一定，故支承架的尺寸设计受到客观条件限制，同时支承架的弯头宽度对移动锁定架的内径存在关系，故在设计计算本固定装置时应先确定支承架尺寸，然后再确定移动锁定架尺寸及配套弹簧尺寸。

2.2图纸设计

2—左支承架，21—左支承架左卡盒槽，22—左支承架左卡盒盖，23—左支承架卡盒弹簧导向块，24—左支承架右卡盒盖， 25—左支承架右卡盒槽， 26—左卡盒弹簧，3—右支承架，31—右支承架左卡盒槽， 32—右支承架左卡盒盖，33—右支承架卡盒弹簧导向块，34—右支承架右卡盒盖，35—右支承架右卡盒槽，36—右卡盒弹簧，4—移动锁定架，41—左锁定弹簧，42—右锁定弹簧。

在设计上，固定支架只起到支撑及供支承块滑动作用，不影响打包带的均匀性，通过分析计算，确定了本固定装置零部件的尺寸及尺寸范围，在设计仿真中，该设计包含最初的目的预定，可以满足设计要求。

根据设计的尺寸要求，复烤企业使用较多的纸箱尺寸有1136mm和1115mm两种型号。为方便理解，以1136mm型号进行说明，纸箱的长度为L=1136mm，打包带数量为n（n=4），在打包带数量均匀分布的情况下，纸箱宽高面与邻近打包带的间距以及中间打包带的相邻间距均为d=L/（n-1+2）=L/5=1136/5=227.2mm），光电开关的长宽高尺寸为：长X宽X高=L1XD1XH1=80mmX26mmX70mm，打包机框架宽D2=100mm，烟箱输送辊道高H2=400mm

因该装置为对称结构，故对支承架尺寸设计以左支承架为例进行分析

设选用卡盒盖厚度d1=1.5mm，则两卡盒外侧间距d2=d+D1+2Xd1=227.2+26+2X1.5=256.2mm，两卡盒内侧间距d3= =d-D1-2Xd1=……，即卡盒弹簧自由态压缩后长度应为199mm，右卡盒盖外侧边缘与整个支承架右侧边缘距离d4=d-D1-D2=227.7-26-100=101.2mm≈101mm，支承架右支承面与整个支承架右侧边缘距离d5设定为d5=60mm。设计卡盒尺寸的外长宽高为：86mmX32mmX73mm，内径长宽高≥80mmX26mmX70mm。卡盒因弹簧为非设计件，故弹簧尺寸根据实际需要确定参数范围后进行采购成品，外直径d6≤H1=70mm，最大可压缩长度≥D1=26mm，原尺寸L1长度范围为222—250mm

支承架滑槽只需具备滑动功能，其尺寸设计只与固定支架本身选材的大小有关，而弹簧为非设计件，故弹簧尺寸根据实际需要确定参数范围后进行采购成品，单一锁定弹簧最大可压缩长度≥D2/2=100/2=50mm， 外直径d7≤80mm， 原尺寸L1长度范围为100—200mm。移动锁定架考虑与打包机框架的夹抱稳定性，在设计其内外径尺寸时其原则是尽量偏窄。具体内尺寸d8>2Xd5+D2=2X60+100=220，考虑锁定弹簧的安装，本次d8设计为390mm。移动锁定架滑槽除需具备滑动功能外还应起到固定作用，本次设计为 “凸”槽。固定支架只起到支撑及辊道作用，不影响打包带的均匀性，故满足功能即可，其高度H3≥H2=400mm，本次设计高度H3=445mm，其长度L2≥4Xd=4X225=900mm，本次设计L2=1000mm。尺寸的设计为组件的选择提供了重要的思路，下面对装置的安装和性能的测试进行研究。

3.试验分析

在设计的基础之上，对光电开关进行实际的改造和研究，首先对结构进行机构组装，组装后，需要进行具体的性能测试以验证设计的合理性，首先对装置进行安装，安装过程为，先安装直固定架，随后安装右支撑架和移动锁架，之后安装左侧的支撑架，安装左右卡盒弹簧及其卡盖，安装左右锁定弹簧，夹紧打包机框架，最后安装光电管。

安装过程完成之后需要对状态进行测量，测量知初始状态时，四個光电开关之间的距离均为225mm，且四个光电管与打包机框架的距离依次为400mm、175mm、175mm、400mm。固定装置正常使用一天后测其四个光电开关之间的距离均为225mm，四个光电管与打包机框架的距离依次为400mm、175mm、175mm、400mm。四个光电开关的位置较稳定，△d恒定为0，与打包机的位置变化为0。

最后对性能进行测试，测试需要在装置安装和距离调试结束之后进行，测试使用的是实际的打包流程，并通过测算带距极差来衡量装置效果，试验前抽查60箱成品箱烟，带距极差平均为40mm，采用该装置后，平均带距极差降低为15mm，说明装置设计可以很好的满足前期的要求，设计合理、装置有效。

和原有的技术相比，本文中的装置设计减了光电开关换件的装卸时间，且现在完成安装后无需再调校光电开关位置。投入使用后确保了打包质量，减少了纸箱损坏程度，也节省了相当多的人力和物力，在技术成本、工艺成本、人工成本上都有提高，增强了经济效益。

4.总结与展望

不仅仅是针对于烟草类企业，对于很多包装类的厂商，打包问题都是需要研究的重点问题，文章首先对目前打包流程打包带不均匀的问题进行了分析，针对于问题，提出了几点改良方案，并且选择了最具实用价值的光电开关装置设计进行了设计分析，性能试验结果表明，设计合理，优化效果良好，设计研发结果可以为未来打包厂商和光电装置研发领域提供一定的思路。

参考文献：

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