基于FT532(QJ)全自动机器人解包系统问题分析

基于FT532(QJ)全自动机器人解包系统问题分析

张行 严勇 覃刚

（四川中烟工业有限责任公司什邡卷烟厂）

[摘要]：本论文旨在对FT532(QJ)全自动机器人解包系统存在的机械设计方面的问题进行简单分析。通过对现有系统的技术特点、工作原理和实际应用情况进行分析，结合相关领域的研究成果，分析利弊，旨在提高系统的自动化程度、解包效率和操作安全性，从而为烟草行业的自动化、无人化生产提供更加可靠、高效的解包解决方案。

[关键词]:烟草行业，全自动机器人，解包系统，问题分析

前言

随着烟草行业生产技术的发展，制丝生产过程由人工向着机械化、电气化、自动化、智能化方向不停地发展。时代对行业烟丝生产提出了更高水平的要求，烟箱开包作为制丝车间第一道工序，主要的工艺任务是依据按照相关规定，将烟箱去除纸箱、薄膜及纸板，并尽可能降低烟片造碎，减少物料消耗。其工序质量的好坏对下一步烟箱切片、松散回潮质量具有重要的影响。同时全自动开包机作为烟草行业不断推进的自动化工序，对减少现场人力劳动，推动制丝车间全自动化、无人化有较高的示范性意义。

主要设备及运行过程

烟箱解包是制丝生产的第一道工序，旨在去除片烟的外包装，为后续切片、松散回潮做准备。目前我厂解包系统采用云南紫金机器人全自动解包系统，包含拆除打包带、取外层纸箱、烟箱翻转、取内层纸箱、取内衬纸以及内塑袋等工序。

FT532(QJ)全自动机器人解包系统存在的问题

1.割薄膜机经常存在薄膜切割不断的问题。其主要的原因在于4个薄膜切割刀不在同一个水平位置上，导致每把刀对薄膜的切割错位，4条切割线在4个平行的位置，在几个方向上不能向交，在4割转角处藕断丝连，导致抓手不能客服薄膜的拉力，不能进一步将薄膜抓起。

2.解包系统输出的开箱后烟包在向切片机输送的烟包在皮带输送过程中向皮带的一侧发生偏移，导致切包机在自动切割烟包的过程中，切片机推烟臂会卡死在烟块和侧板之间，影响自动切片并有停机断料的风险。

3.在烟箱脱箱06小车上存在重物冲击，时间过长或则是冲击点便宜容易造成刚性链传动轴被剪短，导致升降小车垮塌，进而导致整个解包系统怠机。

4.烟箱码垛机移动小车在左右移动的过程中容易出现小车脱轨的事故，导致整个系统停机。

FT532(QJ)全自动机器人解包系统存在的问题原因分析及确认

1.薄膜切割不断的原因分析：4把刀不在一个水平线上，在最初调试和安装期间4把刀是严格安装在同一个水平线上，但是在使用过程中4把刀的水平在不停地变化。变化的原因：（1）支架通过卡扣安装在气缸上滑槽上，同时通过软胶垫支撑全部侧向扭矩，由于时间的积累和切割时烟块给予整体的侧向扭矩导致软脚垫一直承压，在日积月累中软脚垫变形，支撑架向下垮坠。（2）厂家为了连接切割刀和气缸运用的L型连接架，在使用过程中L型连接架的转角处处于应力集中点上，两侧给予的力矩会导致L型支架的90度夹角不断变小。以上两个原因都会导致切割刀在水平面上出现倾斜，与水平面的夹角越来越大，切割直线会日积月累的往下走，同时四把刀的下走速度和形变量不可能保持一致，从而导致四把刀脱离同一水平面。

2.解包系统输出烟块在皮带上偏向的原因分析：（1）在厂家对A线输送小车、地磅、输送带安装的过程中涉及多厂家交叉作业，其中设备数据的不准确、安装误差、制造精度导致以上三个设备在安装完成后其设备中心线不平行。（2）开箱后烟块在经过翻包机后出现了烟块在皮带输送机上靠左或则靠右的现象，具体分析来看翻包机的动作为上下两个皮带对烟包进行加持，但是由于夹持力不够，烟块在翻包的过程中会在重力的作用下滑落，最后由气缸推出的推背支撑其总体重量，简而言之推臂支撑调整的长度决定了烟块在皮带正中间的偏移量。目前当翻包后推臂位于左侧则烟包在皮带上偏左，当翻包后推臂位于右侧则烟包在皮带上偏右。

3.06移动小车垮塌问题的原因分析：目前该套系统使用的脱箱逻辑为将整包烟包通过机械手臂将其夹持住，在机械臂抓住烟包的同时06升降下车在刚性链的作用下由最高位慢慢降低到最低位，同时由于烟箱被夹持，烟包及薄膜由于自身重力原因，侧向夹持给予的摩擦力小于烟块本身重力，从而在重力的作用下冲击在06小车的皮带上，由于本身设计原因刚性链的支撑点位于运行皮带的中点，同时当小车降到最低位时，小车及烟包重量仍然依靠刚性链对其进行支撑，当刚性链受到的冲击力大于传动轴的受力极限时传动轴会冲击断裂。同时传动轴设计问题，两个轴肩属于应力集中点，容易产生金属疲劳，导致轴疲劳断裂。根据目前的运行情况可以得出以下几种06小车承受冲击力的情况：（1）小车完全降低到最低位时小车受到最大冲击力，但是由于刚性链传动设计，此时的冲击力可以均匀分摊到传动轴的两个轴肩，从而传导在支架上将应力分散，此时只会造成传动轴应力疲劳，导致其内部应力集中一般不会造成轴剪断的情况。（2）小车在最高位或则下降过程中承受冲击，由于在正常情况下烟包冲击近乎于均匀分布在小车上，此时由刚性链集中承受力可以将其简化为一个点的作用力，没有增加力臂，不会造成传动轴轴肩单项受力，可以视同为只会增加应力疲劳。（3）特殊情况，当烟包在小车下降到位后部分下落到小车上，导致小车误判小车往割薄膜机方向移动，此时另一部分烟块下落，在这种情况下对小车进行受力分析会发现下车会承受一个使其侧翻的扭矩，力的作用点在中线的侧边，作用点到中线的距离即为力臂的长度。同时再对传动轴进行分析，传动轴会受到剪切，当长期的金属疲劳加上一定力度的冲击扭力时传动轴会被单向剪切断。根据以上分析，当传动轴被剪切断后小车会急速垮落降到机械最低点。

4.烟箱码垛机移动小车脱轨问题：烟箱码垛机移动小车，使用电机减速机通过链条带动传动轴进行传动，主传动轴及被动轴平行，通过软胶轮压在轨道上转动，由于小车质量分布原因导致小车在刹车过程中出现惯性不一致，在垂直于小车移动方向上产生一个转向力，为了防止小车偏转脱轨，在一侧的轨道上，小车机架上安装了两组限位轮与轨道侧面接触，对小车进行限位。目前限位轮在小车行走过程中一直处于受力状态，抵消使小车偏向的力矩，在使用一定时间后，限位轮会疲劳损坏，轮面开裂，限位失效导致小车脱轨。

对小车在刹车时左右两侧偏转内在原因分析：由于该设备视同为一个刚体，当设备在抱闸的作用下进行减速时，该设备的惯性会使其延当前运动方向保持运动。根据动能定律E=1/2mv²,由于两侧在正常运行过程中拥有统一速度V，其两侧重力不同则其单侧的动能就不同，同时根据摩擦力动能公式mv初²-mv末²=2fs。要将小车完全刹停则既要将小车动量全部耗尽，此时对两侧动量进行单独分析。再仅考虑滑动摩檫，并忽略本身质量对摩擦力大小的影响，将两侧f视同相等，f左=f右，E大的一侧导致在刹车后则会出现s较大，所以该设备出现了较重的一侧位移较大，小车出现了扭转。