彭雪涛，徐 航，邱栋辰

（江苏中烟工业有限责任公司南京卷烟厂，江苏南京 210019）

0 引言

在卷烟工业中，切丝机是关键设备之一，主要用于卷烟制丝生产，其基本功能是将经过处理的叶片、烟梗切成符合制丝工艺规范要求宽度的叶丝、梗丝。目前，国外生产切丝机的厂家主要有：意大利Comas 公司，生产以A1 系列为主要机型的直刃水平滚刀式切丝机；德国Hauni 公司，生产以KT（C）系列为主要机型的直刃倾斜滚刀式切丝机及TOBSPIN 旋转式切丝机；日本烟草产业株式会社，生产以SRC 型为主要机型的曲刃水平滚刀式切丝机；意大利Garbuio Dickinson 公司，生产RC 和SD5系列直刃水平滚刀式切丝机。国内生产切丝机的厂家主要有：昆明烟机集团二机有限公司，生产SQ3A 及SQ34 系列切丝机；昆明船舶设备集团有限公司，生产SQ31X 系列滚刀式切丝机；秦皇岛烟草机械有限责任公司，通过引进、消化SD5 切丝设备生产技术，结合中式卷烟特色工艺的需求，研发生产具有自主知识产权的SQ36X 系列切丝机。

在上述切丝机中，SD5 切丝机具有柔性化切丝、产量大、易操作、自动化水平高等特点，是当前国内卷烟生产在用的主流切丝设备之一，其整机外形如图1 所示。SD5 切丝机主要由喂料系统、机架、送料系统、刀门系统、刀辊系统、除尘系统、磨刀系统、电控系统、气动系统组成，电控系统集中位于切丝机侧方的电控柜中。SD5 切丝机在清理或检修时，必须将侧方的电控柜移出，待清洁或检修结束，将侧方的电控柜退回至原位方可生产。目前电控柜的移动采用人工拧动回转丝杆的方式（图2），该方式效率低下、人工劳动强度大，且螺杆易磨损引发运行卡滞，因此亟需一种新的电控柜自动移动装置。

图1 SD5 切丝机外观

图2 SD5 切丝机电控柜人工移动

1 问题分析

SD5 切丝机在生产中，会产生大量的烟末和灰尘，因此每日生产结束后需要对切丝机进行保养，保养时需要将切丝机电控柜移出，此外在杀虫或检修时，亦须将切丝机电控柜移出，电控柜的月移动次数统计见表1。可以看出，平均每月需移动电控柜33.67 次，每次移动电控柜均需要准备工具、开启电控柜、关闭电控柜和回收工具，平均每次移动时间约5 min。可见，电控柜移动操作繁琐、效率低下、耗时较长。

表1 电控柜月移动次数统计 次

由于电控柜移动频率过高、回转丝杆动作频繁，导致丝杆磨损，移动机构寿命减少，在电控柜移动的过程中经常出现卡滞等故障。回转丝杆磨损如图3所示，从图中可以看出，磨损会逐渐加剧，导致移动故障增加。此外，移动SD5 切丝机的电控柜时，需要先将刀辊的防护罩移出，否则会导致刀辊防护罩损坏（图4）。

图3 回转丝杆磨损

图4 刀辊防护罩损坏

分析可知，当前SD5切丝机电控柜人工移动的方式存在效率低下、故障率高、缺少保护措施等问题，设计一种电控柜自动移动装置，需在满足高频使用的条件下，有效解决上述问题。

2 解决方案

SD5 切丝机电控柜移动装置的改进，有回转丝杆改成滚珠丝杆、电机驱动丝杆动作、气动驱动电控柜移动等多种方案，结合切丝机的工作环境和改造空间，选用气动驱动方案。

2.1 总体方案

电控柜自动移动装置包括驱动单元、自动控制单元和刀辊检测单元三个部分，在刀辊检测单元检测到刀辊到位信号后，自动控制单元控制驱动单元动作，实现电控柜的自动移动。气动切丝机电控柜自动移动装置的方案设计如图5所示。

图5 电控柜自动移动装置方案设计

2.2 气动管路设计

SD5 切丝机电控柜自动移动装置采用气动驱动，其控制方案如图6 所示。在图6 中，B1、B2 是切丝机刀辊防护罩的位置检测，B3、B4 是切丝机电控柜的位置检测，均安装在气缸上。在气动回路中，调压阀调整气压，二位三通电磁阀控制气路的切断和连通，三位五通电磁阀控制气缸的伸出和缩回，排气节流阀控制气流稳定。

图6 电控柜自动移动装置气动控制示意

2.3 控制电路设计

SD5 切丝机电控柜自动移动装置的硬件设计完成后，进行控制电路设计并调试程序，使得各项设计功能顺利实现，该自动移动装置的控制电路如图7 所示。只有当B2 检测接通，即刀辊防护罩到位后，电控柜才能移动，实现了刀辊防护罩的保护功能。电控柜门开或电控柜门关旋钮接通后，电磁阀的线圈得电，控制气缸伸出或缩回，从而控制电控柜的移出或退回。

图7 电控柜自动移动装置控制电路

3 应用效果

SD5 切丝机电控柜自动移动装置安装完成后，无需人工拧动回转丝杆，旋动加装的旋钮即可控制电控柜移动至指定位置（图8），以3 个月为检验周期，从移动效率、故障频次和移动机构寿命3 个方面检验该装置的应用效果。

图8 电控柜自动移动

3.1 移动效率

SD5 切丝机电控柜自动移动装置应用后，相比于之前手动拧动丝杆省去了工具准备和回收的步骤，但多出了刀辊体移出和退回两个保护性步骤，统计该自动移动装置应用前后电控柜的单次移动时间（表2），可以看出应用该电控柜自动移动装置后，平均单次电控柜移动时间从307 s 下降至140 s，移动效率显著提升。

表2 电控柜自动移动装置应用前后移动时间统计 s

3.2 故障频次

SD5 切丝机电控柜自动移动装置应用后，气缸的平面直线运动代替了丝杆的回转运动，提高了电控柜移动的平顺性，统计该装置应用前后电控柜移动机构的月故障次数，统计结果见表3。从表3 可以看出，应用该电控柜自动移动装置后，电控柜移动机构的月故障次数从11.33 次/月下降至0.33 次/月，故障频次大幅降低。

表3 电控柜自动移动装置应用前后月故障次数统计 次

3.3 移动机构寿命

SD5 切丝机电控柜自动移动装置应用后，移动机构的寿命主要取决于气缸的使用寿命，该移动机构采用FESTO 气缸，按照推荐使用寿命，在电控柜平均月移动次数为33.67次的条件下，可使用约5 年，而该装置应用前回转丝杆的平均使用寿命约为3 个月。可见，应用该电控柜自动移动装置后，移动机构的寿命延长约20 倍。

4 结语

SD5 切丝机电控柜自动移动装置在于解当前移动机构效率低下、故障率高、缺少刀辊门防护等诸多问题，其总体设计方案包括驱动单元、自动控制单元和刀辊检测单元3 个部分，通过设计气动管路和控制电路，实现了电控柜自动移动的功能。该自动装置应用后，移动效率显著提升，故障频次大幅降低，移动机构寿命极大延长。该自动移动装置具有良好的应用效果和推广价值。