关键词：纸箱扎带切割装置切断率回收装置
1存在的问题
片烟箱在到达开包工序时应先拆除纸箱上的扎带，以便开包机开箱。由操作人员用刀片切割扎带，切断后的扎带压在烟箱与输送链条之间无法抽出，只能随着输送机一起向前运行，部分扎带缠绕在输送辊上，挤压在链条与链轮之间，导致链条传动负荷增加，造成输送辊故障，增加维修工作量；部分扎带随意落在输送机下面，造成现场的杂乱，这样一来存在如下问题：一是增加操作人员的劳动强度，二是人工切割扎带存在安全隐患，三是自动化生产水平低，四是现场杂乱，不符合6S管理要求。
2设计方案
2.1方案要求
根据生产线和现场情况，设计加装一台纸箱扎带切割回收机，切割回收机与生产线相联机，具备连续生产的能力，设计要求：1、制造成本低，结构简单，加工难度低；2、切断率达到98%；3、使用方便，安全可靠，自动切割，执行程序简单。
2.2方案对比
方案一：购买智能机器人拆箱，费用高，现场无安装位置。
方案二：剪切式剪断扎带，选用电器控制点较多，需要对纸箱扎带精确定位，剪刀材料和加工精度要求高，制作复杂且剪刀需要经常刃磨，维护难度较大。
方案三：旋转切割方式，可以选择市场上成熟的电动切割设备、选择范围大、刀片锋利、刀片更换周期长、容易维护、对纸箱上的扎带无需精确定位，受力小，易切断，转速可调。
通过对三种方案的试验对比分析，选择第三种方案，使用光电开关检测扎带位置，烟片箱运行到规定位置后，旋转切割机启动，扎带切断后，由扎带回收装置把扎带回收到指定位置。
3实施方案
3.1制作旋转切割机活动吊架及辅联装置
旋转切割机与机架采用平面四杆机构，使旋转切割机在切割时、上下运动时实现平动，以保证旋转切割机扎带入口与水平面保持恒定角度，烟箱的高低、外部形状变化时，可以通过平面连杆的转动，四杆机构作平动，四杆机构垂直方向上下移动，达到切割机旋转刀片与烟箱扎带刚好接触,达到切断扎带且切不破烟箱的目的，切割机示意图如图1。
图1切割机示意图
3.2制作回收扎带装置
3.2.1计算回收装置需要功率
由功率计算公式知：P=FV，P:功率（单位:W）、F：力（单位：N）、V：速度（单位：m/s）。通过测试烟片箱通过时间为：7s，每箱烟箱有4条扎带，则每条扎带切割回收需用时共7/4=1.75s，切割时间0.5s，扎带回收1s，预留时间0.25s；扎带需抽出的有效平均长度为2.3m，抽出耗时为1s，则由公式：V=S/t=2.3m/s,通过对回收扎带用力测试得出：平均F=270N,则由公式P=FV得：P=270×2.3=621W。
因该传动系统属串联顺序，故从电动机到转动辊之间的总效率η为各级效率的乘积
通过计算，电机型号：AO-90S，转速920r/min,功率为750W，所选电动机的额定功率大于需要输出的功率，所以电动机型号选择合适。
3.2.2制作回收装置
电动机通过三角皮带轮、齿轮带动两转动辊，辊轮选用45钢加工而成，传动辊上滚压成条纹，以增大摩擦力，两转动辊采用齿轮传动，以保证恒定传动比，
选用0.5mm厚的钢板制作防护罩，使之不能外露，防止绞伤人和杂物进入影响传动；两转动辊的间隙可以调节，通过调节压紧弹簧螺钉来实现，以便适应不同规格扎带的要求，固定传动辊有两组轴承、在轴承上方有压缩弹簧装置，弹簧压力大小通过调节上面的调节螺钉达到合适压力，当扎带通过两转动辊时，能达到合适的摩擦力把切割后的扎带抽出，遇到扎带上面的铁卡时，两辊把作用力施加在弹簧上，两辊间隙增大，使扎带上的铁卡顺利通过，回收装置见示意图2。
图2回收装置示意图
3.3切割机控制系统
当光电开关检测到有烟片纸箱时，同时传输链条向前运行，DO模块输出信号，控制KA1动作，QM开关状态正常时，切割机进行切割，R1为可调电阻，起分压调速作用。
4扎带切割回收装置安装后对其应用情况进行在线调试
4.1调试光电管开关检测位置是否有效；
4.2调试切割机转速，使其转速能完全切断扎带为宜，调试切割机扎带入口装置位置是否合适；
4.3调试三角带的松紧度是否合适，两带轮轴线符合平行度要求，两带轮轮槽对应平面应重合，；
4.4调试主、从动齿轮侧隙、齿面的接触点满足技术要求；
4.5检查切割电机、拨扎带装置电机、回收扎带装置电机工作是否正常；
5纸箱扎带切割回收机效果验证
5.1扎带回收机安装使用后，被剪断后的扎带能全部自动收到固定位置，生产现场干净整洁。
5.2降低了劳动强度，提高了自动化能力，改进前需要一名操作工负责切割扎带，改进后无需操作工单独负责剪切扎带。
5.3操作简单、保养维护方便、工作可靠性强，在满足功能要求的前提下，尽可能使装置简单化。
5.4设计目标扎带切断率97%，实际完成99%。
参考文献
【1】张景学主编《机械原理与机械零件》机械工业出版社，北京：2014.
【2】徐锦康主编《机械设计》机械工业出版社，2012.
【3】主体工程通用课程教材编委会编《钳工》机械工业出版社，2012.