PROTOS―M5卷烟机BOB―ME夹紧方式改进

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摘 要：本文针对从德国虹霓公司引进的protos-m5型卷烟机接装纸自动更换机（以下简称bob-me）盘纸夹持直径调节范围小，只能适应一定规格材料的局限性进行设计改进。通过对BOB-ME结构及工作原理的分析，在不破坏设备原有结构的基础上，通过采用外接不同规格夹紧爪套的方式，简洁和高效地解决了BOB-ME夹紧盘无法夹持接装纸规格低于盘径设计值下限的问题，使BOB-ME具备快速适应不同规格盘径接装纸的能力。

关键词：BOB-ME；夹紧爪套；盘纸更换机；夹持盘径；快速更换

中图分类号：TH162 文献标识码：A

2013年初，我厂从德国引进的3组PROTOS-M5卷烟机组的BOB-ME所要求使用的接装纸盘径范围为450mm～500mm，而实际生产牌名中配套的接装纸盘径为420mm，远低于装置设计参数的下限，导致其无法夹持，不能为卷烟生产正常供料。为实现PROTOS-M5卷烟机组BOB-ME接装纸供给系统与实际生产材料规格的匹配，使进口设备安装就位后尽快具备调试生产能力，特进行研究攻关。

一、正文

1.问题分析

如图1所示，BOB-ME中起夹持和输送盘卷材料的盘卷提升器主要由气缸、连杆、摆臂、夹紧爪等零件组成。

当盘卷提升器沿导轨运行至盘卷材料5的正上方，并下移至盘卷材料5厚度方向的中间位置时，电控系统控制气缸1运动，气缸1通过连杆2、摆臂3控制5个夹紧爪4同时以盘卷材料5为中心相向运动，并将盘卷材料5夹紧，使其随着盘卷提升器运行到预定位置。

该装置实际上是一个由气缸1控制的连杆组，气缸1的型号为DZF-40-80-A-P-A，是FESTO公司生产的非旋转型柱塞式扁平式双作用气缸。其工作压力范围为1～10bar，工作行程为80mm，活塞直径为40mm（当量直径）。根据其结构与工作原理可知，在气缸1工作行程一定的情况下，夹紧爪4的移动距离也就随之确定，其移动距离无法在更大范围内进行调整。同时，接装纸盘卷3的直径需在额定范围内才能被有效夹持。对接装纸盘卷直径低于额定范围下限值的，夹紧爪4无法对其夹持。

2.设计思路

如图2所示，根据盘卷提升器的结构及工作原理，拟定初步方案是通过增长气缸前端连杆2的方式，改变气缸1的工作行程。

但通过模拟实验发现，当连杆2长度增大至可以对盘径为420mm的盘卷材料进行夹持时，会导致连杆4与限位块6出现干涉，产生变形损坏，该方案不可行。通过进一步分析与比较，直接对传动机构的输出构件进行优化可以避免对原有传动方式的破坏，为此设想通过增大5个夹紧爪的宽度以弥补盘卷材料直径的不足。考虑到改进后该装置对不同直径盘卷材料的适应性，决定采用在夹紧爪上增装夹紧套的方式，增大夹持范围，以达到改造目的。按照上述思路，拟定夹紧套设计原则：

（1）沿用原盘卷提升器工作原理，不破坏原结构。

（2）多规格标准化，拆卸方便、适应性强。

（3）不对夹持的接装纸等盘卷材料造成损伤。

3.方案实施

依据上述思路和设计原则，设计加工出夹紧爪的附加夹紧套，如图3所示。

新设计的夹紧爪套结构及形状如图3中左图所示，它由两部分组成：一端为爪套部分，另一端为工作部分。

爪套部分为中空，依据原夹紧爪2的外形设计，以原夹紧爪2的工作面为基准。中空部分恰好能套入原夹紧爪2，使其工作面与中空部分的底面相吻合。夹紧爪2的一端被夹紧爪套1的爪套部分卡住，另端通过一颗M3螺钉3锁住，由此实现了夹紧爪套1与原夹紧爪2的固联，使其可以随原夹紧爪2一起实现伸出或收回动作。

为满足与夹紧爪的配合要求，且具备夹持能力，通过绘图软件模拟将夹紧爪套工作部分的外观尺寸确定为总长度66mm，厚度7mm，宽度25mm。这样在气缸行程及连杆长度不变的情况下，安装夹紧爪套后，夹持最小盘卷材料的直径缩小为450-25×2=400mm，即完全实现对直径为420mm盘卷材料的夹持与输送，夹紧爪套的材料采用7A04（旧称LC4），系超高强度铝合金，其密度为2.85g/cm3，抗拉强度大于等于530MPa，材质轻、强度高，符合作为承力构件的要求。同时，在夹紧爪套工作部分设计加工3个Φ12mm通孔，进一步减轻重量，并对工作面进行打磨处理，使其不会出现因夹持力过大而导致盘卷材料损坏现象。

如图4所示，分别将5个夹紧爪4套入加工好的夹紧爪套5的爪套部位，使夹紧爪4的工作面紧靠在夹紧爪套5的底面，然后用M3螺钉紧固即可。当夹紧爪套5与夹紧爪4固联后，夹紧爪套5即会随着在气缸1、连杆2及摆臂3控制下的夹紧爪4运动，以实现对直径为420mm的盘卷材料6的夹持。

4.改进效果

此项改进设计通过加装夹紧爪套的方式，增加夹持范围，可以更加灵活满足生产需求。主要效果如下：

（1）拆装方便，适应性强

夹紧爪套结构简单，小巧实用，易拆易装，只需一颗M3螺钉即可实现其与夹紧爪的固联。而且夹紧爪套工作端宽度可以在一定范围内设计成多种规格，加装夹紧套后的夹纸盘能够适应不同盘径的接装纸，具有很强的灵活性。另外，由于夹持时，在压力作用下爪套与盘卷材料为面接触，因而不会对材料造成损伤。

（2）节约改造资金

本项改进只涉及一种零件，夹紧爪套的实际加工费用较低（150/件×5×3台=2250元），远比德国虹霓公司160万的改造报价低，为企业节约了大量的改造投入。

（3）缩短改造周期

如果由外方实施改造，整个周期为半年，而自主实施改造，实际改造时间不足两个月（包括验证、试验时间），周期缩短了4个月，为M5高速机组的快速投产，产生效益发挥了重要作用。

结语

通过对PROTOS-M5卷烟机组BOB-ME接装纸供给系统的改进，增大了其使用不同直径盘卷材料的范围，为企业节约了资金及改造时间，满足了生产实际需求，最终达到预期效果，目前已在企业3组PROTOS-M5卷烟机组上进行了推广应用。

此项改进结构简单、小巧，在不破坏原结构的基础上有效实现了对不同直径盘卷材料的夹持，得到了德国虹霓公司技术人员的高度赞赏，展现了基层维修人员的不畏困难，善于钻研的工匠精神。但我们也要清醒地认识到，我们对进口超高速烟机设备的关键技术掌握还不足，有待在使用和管理中不断学习，积累经验，尽快实现技术消化，并以此为基础结合自身生产特点勇于革新，敢于突破，最终形成自主维护能力。

参考文献

[1]成大先.机械设计手册（第五版）[M].北京：化学工业出版社，2007.

[2]潘复生，张丁非.铝合金加工工艺大全（第一版）[M].北京：化学工业出版社，2012.

[3]德国虹霓公司.PROTOS-M5卷烟机组维修手册[Z].2014.