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PROTOS接裝機錐輪調頭技術改造
一、項目意義
PROTOS70卷接機組是我國卷煙行業廣泛裝備的一種卷接機組，但該機組上的某些零部件設計的非常復雜，其中MAX70濾嘴接裝機上的調頭裝置就是非常典型的復雜部件。
濾嘴接裝機上有一道工序，就是將平行的兩排煙中的一排翻轉180°，使之與另一排煙的方向一致，在MAX70由一個帶有翻轉指的調頭輪來實現該功能。目前，MAX70一般采用70型調頭輪，或是另一種改進過的90型，但它們都采用了用一組翻轉指通過空間旋轉180°將煙支調頭的形式。在使用中，該裝置雖然能夠實現調頭功能，但也存在許多問題：
1、結構復雜，運動件多；一個凸輪推動20副齒輪齒條（或扇形齒輪副）一一對應推動翻轉指旋轉，另一個凸輪則控制20個固定指，以便讓開旋轉指的運動，還有許多用于導向的直線軸承、滾輪軸承和彈簧，它們都會因長時間的運動產生磨損和失效，特別是作為高副機構的凸輪，因不適應高速運動而更容易磨損；
2、零件復雜，精度要求高，例如：內樞體、凸輪和翻轉指；
3、維修、調整困難，由于結構復雜，裝配精度要求高，所以維修困難，對維修人員的要求高，而20個翻轉指和20個固定指皆須一一獨立調整和對位，在機器上調整和對位十分困難和費時，往往要整部件卸下后在專用工裝上進行，然后再裝回，為了保證機器的運行率，一般要備一套進行模塊更換，這就須占用大量資金；
4、運行穩定性和可靠性差，除了上述因結構復雜和運動件多的因素外，在生產運行中，由于可能產生的亂煙和其他因素，翻轉指的位置容易變動，甚至被擠壞（包括翻轉指軸），這樣就必須整部件的拆下維修和調整，由于翻轉指在高速下作旋轉，吸附在翻轉指槽中的煙支由于回轉半徑較大而產生較大的離心力會使煙支滑動，所以在翻轉指表面噴涂了毛糙的涂層來防止滑動，一旦涂層有磨損，就會產生甩煙，同時對負壓也有較高的要求；
5、如上所述，煙支的滑動會造成經翻轉的煙支與未翻轉的煙支排列不整齊，這對以后的煙支檢測系統造成故障，出現其中一排煙檢測剔除不良的現象；
6、綜上所述，為了報證運行穩定可靠，許多煙廠采用了大量使用進口件和較頻繁的維修來保證，這無疑提高了使用成本。
針對這些情況，我公司開發了適用于PROTOS70的新型錐輪調頭裝置，這是將PROTOS2-2（14000-16000支/分）上的高端技術成功移植到中速機的成功項目，在昆明煙廠和其他幾家煙廠的先期生產運行證明：該裝置不但能穩定可靠的實現調頭功能外，還具有結構簡單、維修量小、維修調整簡單方便和使用成本低（幾乎沒有易損件）的特點；同時，煙支質量也可得到全面保證。
二、項目介紹
1、工作原理：
改制過的傳送鼓輪（580-0-2-FA）從上游切割鼓輪（570-0-1-FA）接收煙支，不調頭的一排煙通過新設的一個過渡輪（在原調頭輪的位置）送入原檢測鼓輪，另一排須調頭的煙支被分開一個間距后，通過一對成90°安裝的錐輪傳遞到傳送鼓輪，如此的空間運動使之翻轉了180°，與未調頭的一排煙支形成方向一致并且排列整齊的單列煙流（在濾嘴端用一個軌使兩排煙支保證軸向位置一致），通過過渡輪到檢測輪，而其后的過程與原機完全一樣。
2、特點：
該新型裝置避免了原裝置結構復雜、傳動件多、維修調整困難和不穩定的缺陷：
2.1特別是去掉了兩個不適應高速運動的凸輪機構，取而代之的是由四對圓柱直齒輪和兩對弧齒錐齒輪，齒輪作為低副機構，其特點就是高效、平穩和長效的實現傳動，這就從根本上保證了該裝置長期穩定的運行。
2.2所有的鼓輪上的槽都是固定加工在輪的表面（包括兩個錐輪上的槽），這就使調整對位十分容易，和普通的鼓輪完全一樣簡單。
2.3該裝置的安裝位置與機器完全兼容，只須拆去原調頭鼓輪和另外幾個相關零件即可，無須改動或破壞其他零部件；主傳動取自原調頭輪的傳動，無須打開傳動箱作任何改動，負壓通道亦取自原調頭輪的通道，而無須另加管道，與原機十分協調。
2.4傳動形式皆采用了定軸旋轉運動和良好的潤滑，用傳統的傳動原理分析，該裝置在當前的工作速率下，除穩定可靠外，壽命也非常的長（保守的估計至少是原裝置的5倍以上）。
2.5錐輪的回轉半徑小，離心力就非常小，僅為原裝置的五分之一，可避免煙支端部的煙絲散落和減少空頭和毛頭，能很好的響應新國標的要求；在錐輪表面還噴涂了毛面的陶瓷，更加保證了煙支交接和吸持可靠，同時保證了兩排煙支軸向位置完全一致，保證了檢測和剔除的準確性。
2.6綜上所述，該新型錐輪除保證穩定可靠運行和產品質量外，更由于其結構簡單，復雜零件少，而具有維修量小，維修調整方便快捷、易損件少（幾乎沒有）和使用成本極低的特點。
三、經濟效益分析
1、原調頭輪（515-0-2-FA）年消耗費用
1.1 零配件消耗費用：
表一：半年到一年內必須更換的零件（國產件）：
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序號
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零件號
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名稱
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數量
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單價
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金額
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備注
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1
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610FA99F
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翻轉指
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20
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258.00
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258×20×2=10320.00
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每半年
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2
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615FA18
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凸輪
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1
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1040.00
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1040.00
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3
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U610FA88
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凸輪
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1套
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6847.00
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6847×2=13768.00
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每半年
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4
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610FA26
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齒軸
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20
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235.00
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235×20=4700.00
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5
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7039360NT1220
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軸承
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40
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102.00
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102×40×2=8160.00
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每半年
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6
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610FA27
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密封圈
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20
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117.00
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117×20=2340.00
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合計
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40228.00
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表二：兩年到三年左右必須更換的年件（國產件）：
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序號
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零件號
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名稱
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數量
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單價
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金額
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備注
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1
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610FA106F
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伸縮手
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20
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312.00
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312×20÷2=3120.00
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按一年折算
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2
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U610FA29
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扇形齒輪組件
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20
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627.00
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627×20÷2=6270.00
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按一年折算
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3
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HK1216-2RS-W5
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滾針軸承
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60
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38.00
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38×60÷2=1140.00
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按一年折算
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4
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609-2RS
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軸承
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20
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27.90
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27.9×20÷2=279
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按一年折算
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5
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61801
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軸承
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20
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65.00
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65×20÷2=650
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按一年折算
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合計
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11439.00
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以上兩表的數據得出原調頭輪平均每年消耗零配件費用為51687元，這僅是可以量化的數據，如果考慮到維修工時和其他費用，這個數據還要高一些。
1.2 因故障停機維修而造成有效作業率和產量降低
原調頭輪需要進行頻繁的常規和日常保養維修，降低可能出現的故障，達到提高有效作業率的目的，但仍不能避免可能出現的運行故障，如因翻轉指跑位、零件損壞等原因，即使可能在線維修或調整，但也會耗去大量時間，如果整部件拆下維修，則需要更多的時間，所以該調頭輪被設計為模塊更換部件，采用備用一套相同裝置來進行整體更換，以縮短維修時間，但是這會占用大量資金，加大了使用成本。如果每年出現五次這樣的情況，平均維修時間為兩個小時，這會減少產量：7000×120×5÷50000=84（大箱）；減少產值：84×2，500=210，000元（按每包煙10元計算）。
綜合以上幾項費用，原調頭輪可能消耗的費用應在70，000元左右。
2、錐輪調頭年消耗費用
因該裝置為新開放裝置，具體數據尚不能精確計算，但從其結構分析和與同類產品（如MAX2的調頭裝置）參考比較，該裝置年費用消耗低于5000.00元。
與原調頭比較，采用該錐輪調頭裝置可節約6，5000元/每年，大大降低使用成本，具有很好的經濟效益。
四、主要技術指標：
1.1 運行速率：≤10000支/分
1.2 煙支長度：65-100mm
1.3 煙支直徑：5.4-9（須根據煙支直徑更改輪槽半徑）
1.4 壓縮空氣：與原機一樣（6bar）
1.5 負壓空氣：與原機適配 （≥9000Pa）
1.6 電氣數據：對原機無改動，可能進行時鐘位置調整（必要時）
4、改造方式和工作時間：
2.1 改造方式：在生產現場進行，機器無須移位，在機器正面拆除原調頭輪和相關幾個零件外，無須拆卸其他零部件。
2.2 現場改造工作時間：半個工作日。
圖片為錐輪調頭裝置在昆明卷煙廠二部和三部的PROTOS70機組上的實例
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項目改造