膨脹煙絲裝箱箱蓋保持機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

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摘要：膨脹煙絲作為卷煙工藝不可缺少的原料之一，其制作工藝復(fù)雜，能耗消耗較大，現(xiàn)各地域的多家卷煙廠逐漸向共用一條膨脹絲生產(chǎn)線方式方向發(fā)展。生產(chǎn)的成品膨脹煙絲靠紙箱裝箱的方法輸送至各大卷煙廠。此次設(shè)計(jì)的箱蓋保持機(jī)構(gòu)，能夠在原紙箱尺寸不變的情況下達(dá)到多裝物料、減少造碎的目的，提高煙絲生產(chǎn)工藝性。單箱裝箱重量的增加降低了物流成本；箱蓋保持機(jī)構(gòu)能夠適用于新、舊紙箱，提高紙箱的利用次數(shù)，降低膨脹煙絲轉(zhuǎn)運(yùn)的制造成本，提高煙絲生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：膨脹煙絲；裝箱；箱蓋保持；經(jīng)濟(jì)性；工藝性

本次設(shè)計(jì)的箱蓋保持機(jī)構(gòu)以黃金葉生產(chǎn)制造中心現(xiàn)存成品膨脹煙絲裝箱系統(tǒng)定量裝箱稱為改造對象。現(xiàn)存成品膨脹煙絲定量裝箱稱在長期使用過程中發(fā)現(xiàn)，由于膨脹煙絲容重較小，裝箱過程物料蓬松，在不改變先用紙箱的外形尺寸的基礎(chǔ)上，無法增加裝箱重量。而膨脹煙絲裝箱后向各大煙廠運(yùn)輸過程中，由于長途的顛簸，到達(dá)各個(gè)煙廠時(shí)，紙箱內(nèi)的膨脹煙絲只有3/4箱甚至更少。就出現(xiàn)的問題，黃金葉生產(chǎn)制造中心考慮能否在不改變現(xiàn)存的裝箱形式及紙箱的尺寸，對裝箱重量進(jìn)行提高，降低物流成本；同時(shí)，還要盡可能地減少膨脹煙絲裝箱過程的物料造碎。

1改造前裝箱方法分析

現(xiàn)在，使用的紙箱外形尺寸為580×400×650（L×B×H）。膨脹煙絲由定量裝箱稱進(jìn)行稱重裝箱，紙箱由人工成箱，上蓋向外翻，并套入內(nèi)襯塑料袋箍住。膨脹煙絲的容重大約為60kg/m³，在理想狀態(tài)下，其能裝的膨脹煙絲重量為：0.58×0.4×650×60kg=9.048kg。而在膨脹煙絲從定量裝箱稱放料裝進(jìn)紙箱過程時(shí)，由于定量裝箱稱與紙箱之間的高度差，會使膨脹煙絲混入空氣，會有一定的膨脹。為了裝箱過程膨脹煙絲不外泄，實(shí)際裝箱的重量要小于理論裝箱重量，為8Kg左右?，F(xiàn)在使用的紙箱為專門定制紙箱，考慮已經(jīng)使用的紙箱數(shù)量巨大，更換紙箱再次定制的成本以及其他煙廠可能已經(jīng)根據(jù)現(xiàn)存紙箱的尺寸使用了相關(guān)的設(shè)備，更換紙箱會產(chǎn)生一系列的問題及增加不小的成本?？紤]在不改變紙箱尺寸的情況下，對現(xiàn)使用的膨脹煙絲自動定量裝箱稱進(jìn)行相關(guān)的改造，達(dá)到增加裝箱重量的目的。

2方案的提出

在對現(xiàn)存裝箱方法分析中發(fā)現(xiàn)，膨脹煙絲的容重較小、蓬松性較大是問題存在的主要原因，此次主要改造從此方面入手。在最初裝箱方法中，會有一個(gè)氣缸推動的壓錘，在裝箱過程，會對膨脹煙絲進(jìn)行壓實(shí)，從而達(dá)到多裝的目的。此種方法雖然增加了紙箱內(nèi)煙絲的重量，但多次的壓實(shí)過程會對煙絲進(jìn)行很嚴(yán)重的造碎。而煙絲的造碎會降低卷煙品質(zhì)，降低煙絲的利用率，在裝箱過程時(shí)要避免的。同時(shí)，考慮到現(xiàn)在裝箱的形式，加入下壓壓錘是不可行的。技術(shù)人員對現(xiàn)場裝箱操作進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)紙箱成箱過程，現(xiàn)場操作工人會將紙箱的箱蓋向下折邊，用塑料袋將其套住。而折蓋套袋過程煩瑣，其箱蓋的高度有200mm，考慮是否可以使用這部分的高度。技術(shù)人員提出將上方箱蓋立起，內(nèi)襯塑料袋箍住的方案，用來提高紙箱的內(nèi)部容積。箱蓋立起，其理論裝箱重量為：0.4×0.58×（0.65+0.2）×60kg=11.832kg。技術(shù)人員在裝箱現(xiàn)場進(jìn)行了此種實(shí)驗(yàn)，其套袋的方法如圖1所示。技術(shù)人員將箱蓋立起的紙箱，放在定量裝箱稱裝箱工位，進(jìn)行模擬放料。其實(shí)驗(yàn)表明，在箱蓋立起的情況，再加上原有搖晃箱子機(jī)構(gòu)的輔助，能夠裝箱10kg左右的膨脹煙絲。此種方法具有可行性。因此，技術(shù)人員確定了將紙箱上蓋立起來裝箱的方案。

3方案的實(shí)施

采用紙箱上蓋立起來的裝箱方法，與之前的不立箱蓋裝箱的方法相比，其區(qū)別在于：紙箱上蓋立起來后，箱蓋容易變形，在紙箱在自動裝箱工位頂起放料時(shí)，箱蓋不容易定位。就此種情況，技術(shù)人員在自動定量裝箱稱的落料口進(jìn)行了改制。其改制辦法具體為：增加一套裝箱輔助工具，其結(jié)構(gòu)形式如圖2。裝箱輔助工具與裝箱稱落料斗軟連，防止下方震動對定量裝箱稱精度的干擾。裝箱輔助工具下方為內(nèi)外雙層，向外傾斜的形式，便于箱蓋的導(dǎo)向定位。但在大批量生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，采用上蓋立起裝箱的方案具有不可確定性，即紙箱上蓋的位置不確定。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，對于新的紙箱，人工成箱后，將內(nèi)襯塑料袋箍住紙箱上蓋，紙箱上蓋能夠保持直立狀態(tài)并能很大概率地插入裝箱輔助工具，完成放料。但是，對于重復(fù)利用后的紙箱就會出現(xiàn)不確定的因素。舊的紙箱經(jīng)過多次成箱、擠壓、堆積的情況，紙箱沒有原來的強(qiáng)度，不能保持確定形態(tài)。在此種情況下，紙箱在裝箱工位就不可能精準(zhǔn)地對準(zhǔn)落料口，而造成裝料過程膨脹煙絲的灑落，造成煙絲浪費(fèi)、影響生產(chǎn)等一系列的問題。針對方案實(shí)施過程出現(xiàn)，紙箱箱蓋不能保持直立的情況，技術(shù)人員經(jīng)研究討論，決定增加一套箱蓋保持機(jī)構(gòu)，確保紙箱的精準(zhǔn)裝料。

4方案的改進(jìn)

箱蓋保持機(jī)構(gòu)其結(jié)構(gòu)形式如圖3所示。箱蓋保持機(jī)構(gòu)由縱向?qū)U和橫向?qū)U兩部分組成?？v向?qū)U固定在自動稱重裝箱稱落料斗上，橫向?qū)U安裝在自動定量裝箱稱支架上?？v向和橫向?qū)U為向上傾斜，開口略微大于箱體外形的不銹鋼導(dǎo)桿。導(dǎo)向桿向上傾斜，用于將箱蓋向上導(dǎo)向，開口略微大于箱體便于紙箱的順暢通過。其工作原理為：縱向?qū)U最低點(diǎn)在紙箱箱蓋下端，紙箱在輥道輸送機(jī)輸送過程中，箱蓋接觸到導(dǎo)桿，會沿著導(dǎo)向桿向上收攏。其受力情況如圖4。紙箱接觸導(dǎo)向桿時(shí)，會對導(dǎo)向桿施加壓力F，F(xiàn)對導(dǎo)向的作用力可以分解為沿導(dǎo)向桿方向的Fx及垂直于導(dǎo)向桿方向的Fy。由牛頓第三定律可知，導(dǎo)向桿對紙箱上蓋會有一個(gè)大小相等、方向相反的力，F(xiàn)y’將紙箱箱蓋向上頂起，從而達(dá)到將箱蓋導(dǎo)向到直立的目的。其橫向?qū)驐U由氣缸推動，靠近紙箱，其原理類似縱向?qū)驐U。對于箱蓋保持機(jī)構(gòu)的兩個(gè)方向的導(dǎo)向桿，其導(dǎo)向的間距應(yīng)該根據(jù)具體的紙箱尺寸進(jìn)行調(diào)整。間距太小，不利于紙箱的通過，甚至將紙箱上蓋收攏進(jìn)箱子內(nèi)部；間距太大，不會將紙箱上蓋導(dǎo)向直立，不利于紙箱的頂起定位。大批量生產(chǎn)過程發(fā)現(xiàn)，箱蓋保持機(jī)構(gòu)能夠很好地將紙箱上蓋扶正，這對于提高紙箱的回收利用次數(shù)，降低裝箱成本有極大的好處。

5結(jié)語

箱蓋保持機(jī)構(gòu)在黃金葉生產(chǎn)制造中心原有自動稱重裝箱稱上的使用，獲得了生產(chǎn)、工藝等部門及現(xiàn)場操作操作人員的一致好評。增加箱蓋保持機(jī)構(gòu)，提高了紙箱的空間利用率，在不增加復(fù)壓機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加裝箱重量，減少了膨脹煙絲裝箱過程的造碎，獲得了工藝部門的認(rèn)可。箱蓋保持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，維修量少，檢修方便，得到了煙廠設(shè)備部的好評。改造后，每天可裝箱的煙絲重量提高了20%，增加產(chǎn)值，提高生產(chǎn)效率。每箱多裝2kg膨脹煙絲，在用貨車物流轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，每年可節(jié)省運(yùn)費(fèi)75萬元；同時(shí)，增加紙箱箱蓋保持機(jī)構(gòu)能夠增加紙箱的回收利用次數(shù)，考慮紙箱的購買單價(jià)與使用的數(shù)量，紙箱重復(fù)使用減少的生產(chǎn)成本也是很客觀的。此次改造對黃金葉生產(chǎn)制造中心自動稱重裝封箱系統(tǒng)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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作者：楊浩 劉聰 范駿 單位：徐州眾凱機(jī)電設(shè)備制造有限公司