YB95包装机负压吸风管路自动清洁装置的研制

罗文成

（陕西中烟工业有限责任公司汉中卷烟厂，陕西汉中 723102）

0 引言

ZB45硬盒包装机组是一种集机、电、气为一体的自动化包装设备，也是目前国内烟草生产企业的主流包装设备。该机组具有自动化程度高、检测系统完善、包装速度快、包装质量稳定、操作简单、维修方便等特点。在实际生产过程中，由于工作环境中粉尘导致气路堵塞而出现故障。其中，YB95包装机第一提升处就是易发生故障的部位之一。负压吸风管路堵塞后，导致各个吸嘴处的负压吸风大小不一或没有吸风，透明纸在第一提升器挡板处定位不准确，在提升过程中透明纸出现跑动引起条盒透明纸包装质量问题。由于设备无法自动清洁负压吸风管路，所以只能进行人工清理。但是，人工清理不仅费时费力，而且维修位置狭小、不便于操作。通过对YB95包装机负压吸风系统的研究并结合实际，对其进行改进。

1 YB95包装机负压系统的工作原理

如图1所示，负压由气源（或真空泵）输送后分3路：一路输送至YB55包装机，一路输送至YB65包装机，另一路输送至YB95包装机。通过凸轮控制的滚轮式机械阀分为2路：一路控制第一提升上2个透明纸定位吸嘴，另一路控制第一提升通道口外挡板上的4个透明纸定位吸嘴座。当切割成定长的透明纸被双头夹钳拉至包装工位的过程中，在凸轮的控制下透明纸在夹钳输送的过程中始终被外挡板上的4个吸嘴向上的吸力吸附着，从而保证透明纸的精确定位。当第一提升装置将条包提升至与透明纸汇合处时，凸轮处于下降曲线，滚轮式机械阀换向，使负压回路的负压断开，透明纸释放，同时负压回路接通第一提升上的2个定位吸嘴，将透明纸两端吸牢，并随条包一起提升，使透明纸在提升过程中定位，不至于倾斜而影响包装质量。当第一提升将条包和透明纸输送至最高位时，条包透明纸推送板进行推送动作，在第一提升板高位停顿的间隙，凸轮曲线变化，滚轮式机械阀换向负压断开，透明纸释放。这样，透明纸随硬条顺利地被推入中层平台的水平位置，完成透明纸的折叠及热封。

2 存在问题和原因分析

现实生活中灰尘无处不在，也无法避免，在卷烟包装车间也是如此。卷烟设备多处都用到了负压系统，空气中的灰尘很容易被吸入管路，清理不及时很容易产生积垢、堵塞管路。堵塞后，一般都是人工清理。据统计，该设备每月人工清理2次，每次平均耗时约20 min，费时费力，还影响设备的有效作业率。

图1 YB95包装机负压系统

2.1 环境因素对负压管路的影响

YB95包装机负压系统主要功能是条包透明纸和条包汇合处前的第一提升处使用负压对条包透明纸进行精确定位，保证透明纸成型过程中平稳，不产生移位，从而保证条包质量的稳定（图2）。由于生产现场空气湿度的变化、透明纸表面的颗粒物、有的操作工不规范的操作（如保养时不关闭负压）以及透明纸在输送过程中产生的静电等原因，空气中的浮沉、烟末等容易吸入管路中，形成积垢。在现场维修和轮保清理时，发现挡板两侧吸嘴容易堵塞。主要原因是挡板两侧的吸嘴较小（吸风孔直径2 mm）。当负压管路堵塞后，透明纸在吸嘴下面不能准确定位，容易造成透明纸歪斜，从而造成拉线错牙。这是B类缺陷，根据卷烟包装工艺质量标准，超过2 mm时就要返工。

图2 YB95包装机透明纸定位原理

2.2 负压系统对清洁工作的影响

负压系统堵塞的主要原因是负压系统积灰、积垢没有及时清洁所致。多数清理操作是在轮保时进行的，只有少数是在现场维修时进行。由于里外侧负压吸附口时直径为2 mm的小孔容易堵塞，造成拉线错牙。由于空间狭小，不便于拆卸和安装，特别是挡板内侧的吸嘴，而且经常拆卸容易损坏接头。如果拆卸两侧挡板，需要反复调整条烟通道，工作量过大。因此，对此问题进行研究，以解决拉线错牙的问题。

3 改进方案确定

负压吸风的清理在轮保和现场维修时采用压缩空气进行清洁。在实际操作时常采用2种方法：一种是拆掉YB95包装机负压主管路，接上压缩空气，手动盘车进行清理，机器一个工作循环清理一次；另一种是拆卸吸嘴及负压管路的接头，用压缩空气逐一清理。但在实际操作过程中由于空间所限，不便于拆装。拆卸挡板虽然方便，但是恢复不易，浪费时间。

对此，受第一种清洁方法的启发设想在生产过程中，对负压系统进行清理，增加清理频率，这样保证了负压系统一直处于畅通状态，保证透明纸的准确定位，提升产品质量。因此，考虑在负压管路上加装一套清洁气路，在YB95包装机停送透明纸时，负压切换成正压，对负压系统进行清洁。正常运行时负压常通，保证设备正常运行，从而保证条包拉线的稳定。

有2个设计方案备选。

方案1，在负压管路上加装2个电磁阀：1个负压常开电磁阀，1个正压常闭电磁阀。2个电磁阀联动，电气信号从YB95包装机透明纸切刀离合器处取信号，当透明纸停送时，发送1个电信号，驱动负压常开电磁阀，让其闭合，同时驱动正压常闭电磁阀，让其打开进行清理，达到自动清洁的要求。

方案2，加1个二位三通负压电磁阀直接进行正负压转换：正常状态是负压，当停送透明纸信号发出时；负压转换为正压，用压缩空气对负压系统进行清洁。从YB95包装机负压总路上进行改造，介入该部分控制系统，分为机械部分和电气部分。

以上2种方案都能达到自动清洁的目的。从经济方面、实施难易程度方面以及稳定性方面考虑，采用方案2。

4 方案实施

4.1 电磁阀的选择

通过分析及验证，采用世界著名企业意大利UINIVER公司负压电磁阀来实现。该阀的稳定性及可靠性很好。为了备件的统一，采用YB45小盒包装机商标纸负压电磁阀，型号为AG-3041。改造后的气路控制如图3所示：当设备正常运转时，电磁线圈处于失电状态下，1和3接通，负压接通，对透明纸进行定位，设备正常运转；当烟条剔除，YB95包装机透明纸停送时，电磁阀得电，压缩空气4进入阀体推动阀芯向下运动，负压断开，此时2和3接通，正压接通，随着设备的运转完成一个工作循环的清洁。由于烟条剔除，主要剔除不合格的烟条，这个动作在开机过程中随时都可能有，因此完成YB95包装机负压系统随时清洁的目的；反之当不剔除时，电磁阀失电，真空阀恢复常态又接通，设备正常运转，完成一个个循环。

4.2 气路安装

负压和压缩空气从YB55包装机分配阀上引出，管路的接法如图4所示。

从YB55包装机正压分配器由4 mm的PC（PolyCarbonate，聚碳酸酯）管引出的压缩空气经过型号为PHW04-01G的三通后分2路：一路通向电磁阀，在透明纸停供时，推动阀芯，进行正负压的转换；一路通过LSA-04型节流阀，PC04-02的管接头，1/2*1/4的补芯及加工的管接头（加工件3）相连接最后再与阀体相连。将可调的压缩空气送入YB95包装机的负压管路中。

图3 改造后的气路

图4 气路接法

从YB55包装机负压分配器由10 mm的PC管经过型号为PC10-04的接头后与加工的管接头（加工件3）相连接，最后再与阀体相连。设备正常运行时，将负压送入YB95包装机的负压管路中。

加工的管接头（加工件4）安装在YB95包装机的箱体上，一端连接箱体内的负压管路，一端连接型号为PC10-03的管接头，然后由10 mm的PC管引出，与型号为PC10-04的管接头、加工的管接头（加工件6）相连。最后与阀体相连。与来自YB55包装机的正压、负压相通。

4.3 电器信号选择

YB95包装机的自动清洁功能主要在停供透明纸时启用。停供透明纸有2种情况：一种是按下手动按钮脱开离合器停供透明纸；另外一种是YB65包装机剔除不合格品时离合器自动脱开停供透明纸。如果从离合器电磁阀取电，以上2种情况都会进行自动清洁。在第一种情况下设备的频次较高，虽然清理灵活，但是浪费能源，经济性较差。在第二种情况下，透明纸停供、切刀制动器工作，从制动器上取电，既能达到清洁的频次，又能节约能源，所以采用此方案。

5 效果验证

自动清洁装置实施完成后应用在车间7#机组。经一段时间的运行后，对该装置的使用效果进行统计，没有再出现因吸风孔堵塞而引起的拉线错牙。由于清洁工作是在开机过程中进行的，所以也不需要单独的清洁时间。但是，在运行过程中发现清洁时的噪声较大，压缩空气中的杂质会残留在吸嘴上，造成透明纸的二次污染。因此决定在压缩空气气路上加装过滤减压阀（型号为AW20-01BE-C），对压缩空气进行过滤。经过试验测试，减压阀的压力调整到（0.2～0.4）MPa时比较合适：<0.2 MPa时，压力太小真空阀打不开达不到清洁效果；>0.4 MPa时，噪声较大。如果主管路压缩空气压力较低或有波动时，会因压力达不到设定值（0.4 MPa）而停车。改进后经过一段时间观察，系统稳定。

改造前，每次轮保需要人工拆卸清洁YB95包装机透明纸负压吸风管路，不仅会对接头造成磨损和损伤，而且每次彻底清理需要用时约20 min。改造为自动清理后，在设备运行过程中随时可以进行清洁工作，保证了真空管路的畅通，解决了由负压管路堵塞造成的拉线错牙，达到了预期目的。

6 结论

通过对YB95包装机负压吸风装置的改造，实现了吸风管路的自动清洁，减轻了维修工的劳动强度，提高了设备的自动化程度，在YB95中具有很大推广价值。