徐鹏
安徽中烟工业有限责任公司蚌埠卷烟厂，安徽省蚌埠市，233000
摘要：为解决制丝线原料配方高架库夹包机夹紧检测装置检测准确率低，导致夹包机故障率高、耗费人力和能耗多等问题，设计了新型的夹包机夹紧检测装置。改进后，夹紧检测准确率可达到100%，故障停机率从1.45%降低至0.036%，操作人员也由6人减少为3人，提高了生产运行的稳定性。按相关的计算方法，全年可节省各项成本约74.31万元。
关键词：制丝线；原料配方高架库；夹包机；夹紧检测装置
1 问题分析及优化思路
我厂烟包夹紧检测装置采用挡板旋转式烟包夹紧检测装置，主要包括可旋转挡板和行程开关部件。其工作原理：当夹臂夹紧烟包时，旋转式挡板与烟包侧面接触，挡板压缩行程开关触发夹紧信号，当夹臂放松时，弹簧的弹力会使挡板恢复原状。在实际使用过程中，因机械式行程开关存在检测死区、易损坏、行程槽内固定螺丝松动、支持杆与支持架摩擦力大、旋转挡板易损害及弹簧容易变形等问题，造成夹紧检测故障频发。高架库故障停机率达到平均1.45%，远高于车间的平均故障停机率（0.04%），高架库三个班共需要6名操作人员，夹紧检测故障造成的叶片线断流率占83.81%。
根据夹包机的现场实际情况，提出新的夹紧检测装置的设计思路如下：
（1）选用电感式接近开关取代行程开关，消除原装置的设计缺陷，
（2）重新设计检测挡板及其连接铰链，保证挡板稳定工作；
（3）选用电感式接近开关适合的检测片，提高检测准确率。
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图1 夹紧检测装置优化设计及传感器支架和挡板示意图
2 装置设计
2.1 传感器选择及其支架和挡板设计
传感器采用我们车间常用的电感式接近开关，支架尺寸需便于安装，且部分参照原装支架，根据中心原则来设置支架的安装高度。现场测量夹包机抱夹上的加强板宽度ｂ1=80mm，原装支架宽度d=30mm，开孔宽度20mm，厚度1mm，安装孔径6mm。
接近开关检测距离为5mm，长度为36mm，取支架安装高度距检测片为△d=5+36/2=23mm；检测档板上检测点摆动轨迹为以抱夹上开口的一侧为支点，以开口距离和支架宽度的一半之和为半径的圆弧，则半径为r =（ L+1/2支架宽度）=161mm，且支架圆弧部分的垂直长度，b1≤ b3=80mm。选择支架垂直伸出距离为b3=80mm，确保检测区域覆盖到最大距离，则sinα2=b3/L=80/161=0.497，则α2≈29.8°，支架延伸弧长L弧 =（ L+1/2支架宽度）*Ω*29.8/180=161*3.14*29.8/180 ≈84mm；
为保证支架本身强度，支架开孔到边缘处保留6mm，则计算出支架开槽弧度延伸到，L槽=84-6=78mm。设计检测挡板尺寸，挡板与铰链宽度相同取50mm，保证挡板不与烟包刮蹭，检测点转动不宜超出加强板的范围，且转动稳定。
抱夹厚度d2=12mm；抱夹上开口宽度L=146mm；烟包与抱夹之间距离d1=65mm；加强板伸出距离b1=80mm；为满足挡板转动的要求，则有以下关系式：d3≤d1，β=α1-α2，b2 =（L+1/2支架宽度）*tanβ≤b1。
从而确定d3≤33mm，小组根据实际情况研究讨论，为保证转动距离显著，挡板伸出距离不宜过小，所以选取d3 = 33mm。
根据勾股定理，三角形腰长L1 = 83mm，tanθ/2=70/45=1.56，查表得出θ=57.5°*2=115°。
2.3 检测片尺寸及接近开关安装参数的确定
传感器安装距离、传感器与检测片高度差和检测档板的检测片形状，三个参数直接影响夹紧检测装置的检测准确性，所以小组通过正交实验法来确定三个参数。三个参数的位级如下：
A：传感器安装距离，位级1-62mm，位级2-65mm，位级3-67mm；
B：传感器与检测片高度差，位级1-2mm，位级2-3mm，位级3-4mm；
C：检测片尺寸（正方形边长），位级1-12mm，位级2-16mm，位级3-20mm。
开展正交实验，每种情况测试100次，考核夹包机夹紧检测的正确率，设计3因素3水平的正交试验。最终确定了最佳方案为A2B2C3，即检测片与抱夹的安装距离为65mm，传感器与检测片高度差为3mm，检测片尺寸20mm*20mm正方形，此时夹紧检测正确率最高，达到100%，为最佳方案。
2.4 装置的安装
新的夹紧检测装置设计完成后，即进行制作、安装和测试。将接近开关的信号线接入PLC的输入点I23.5，参与到设备运行动作的控制中，将检测挡板、传感器支架和传感器安装到夹包机的抱夹上。夹紧检测装置安装完成后，进行试运行，测试整体运行情况。小组统计3个月的数据，调查分析3个月内夹紧检测装置的检测有效率，见下表，从而确定了检测有效率达到100%，达到理想状态。
3 应用效果
小组调查了3个月期间高架库故障停机率和夹紧检测故障次数，并以天为单位进行统计，如下表所示：
表1 高架库故障停机率汇总表
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4 结论
项目的开展，优化了原料配方高架库夹包机夹紧检测装置，提高了夹紧检测有效率，显著降低了高架库的故障停机率。此外，还优化了劳动力组合，原料配方高架的操作人员总数由6人减少到了3人，并节约了生产线的能耗，产生了可观的经济效益，合计为74.31万元。
参考文献
[1] 苏雅钟.关于几种夹抱机烟包夹紧检测装置的探索[J].河南科技.2013年19期.99页-99页.
[2] 李四新，刘华阳.烟包夹包机夹包检测装置改进[J].设备管理与维修.2016年11期. 59页-61页.
作者简介：徐鹏，1987--，男，汉，籍贯：安徽枞阳，学历：本科，单位：安徽中烟工业有限责任公司蚌埠卷烟厂，研究方向：设备管理、安全管理，单位所在省市及邮编：安徽省蚌埠市，233000