ZJ19卷接机组刀头护罩门安全联锁装置的改进应用

张彬

摘   要：ZJ19型卷接机组刀头护罩门安全联锁故障较为频繁，且存在着运行中打开护罩的安全隐患。为了解决刀头安全联锁存在的缺陷，设计了一套集机、电、气为一体的新型自动联锁机构，改进后的联锁机构运行可靠性，提高了设备本质安全，减少了安全隐患。

关键词：ZJ19  刀头护罩门  安全联锁  插入块  门锁  安全隐患

中图分类号：TS43                                   文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）10（a）-0082-04

ZJ19型卷接机组是速度8000支/min的卷烟生产设备，该设备的刀头工作模式为双刀双切，在设备全速运行状态下，刀头旋转速度达到2000转/min。为了保障设备、人员安全，在刀头防护罩设计有安全联锁装置。在生产过程中发现，该安全联锁机构会由于积尘、零部件磨损，引起设备无法开机或异常停机等警示故障，引起安全联锁失效，造成刀头护罩在设备运行中能够打开的严重安全隐患。

1  原刀头安全联锁装置工作原理及存在的问题

原ZJ19型卷接设备刀头护罩门（如图1所示）上安装有门锁手柄3，底座4固定在设备上卡住门锁3，不拉开门锁手柄3是不能打开护罩门的，在停机状态下，拉出门锁手柄3就可以打开刀头护罩门。

安全联锁体5与连接在刀头护罩门上的插入块配合，对刀头护罩门的开启起到限制性的作用，当设备处于运行状态下，刀頭护罩门安全联锁5始终保持锁固模式，此时即使拉动门锁手柄3，控制锁定杆退出锁定底座4，也不能打开刀头护罩门，从而实现安全保护功能。

如图2所示，安全联锁装置分为插入块1和联锁体两部分，其中联锁体由主要由机械轮2、顶杆3、行程开关4、电磁铁5、锁钩6等部件组成。当设备停机后，电磁铁5得电驱动锁钩6后退，打开插入块1，刀头护罩门就能打开，同时行程开关4触点断开，显示屏显示“刀头护罩门安全联锁打开”故障，设备不能启动运行。当刀头护罩门关上时，插入块插入联锁体，在机械轮和顶杆的作用下，行程开关4触点接通，故障显示消除，设备能正常开机，运行时电磁铁5失电，锁钩6在弹簧作用下将插入块1上的锁定孔7钩住，因而刀头护罩门锁定不能打开。

但实际运行中发现刀头联锁故障较多，且发生几次运行中就能打开安全护罩的严重安全隐患。分析其原因主要在于在设备停机后安全联锁还处于锁定延时状态，操作工为了赶时间强行拉开门锁手柄打开刀头护罩门，根据杠杆原理，打开护罩的力对安全联锁锁钩和插入块产生较大的冲击，加剧其变形、磨损，甚至失效不能锁固，造成运行中护罩能够打开。

2  改进思路

ZJ19型卷烟机刀头护罩门采用门锁手动开闭、安全联锁自动锁定两个部件的组合实现安全防护功能，能够实现刀头护罩的安全防护，但也存在着两个相关联的功能部件却不能相互制约的缺陷，即门锁手柄在设备运行中也能打开，护罩虽然在安全联锁的锁定下不能被完全打开，但却对安全联锁造成冲击，在安全联锁失效的情况下，存在着设备高速运行中刀头护罩被打开的严重安全隐患。

因此，要从根本上解决ZJ19型卷烟机组刀头联锁装置存在的问题，必须从刀头护罩门锁的控制方式入手，提出了以下改进思路（见图3）：将原护罩门锁与安全联锁的功能合二为一，通过对护罩门锁的开闭增加控制机构，当设备处于运行状态下，控制机构限制门锁锁定杆的动作，锁定杆无法与门锁座脱离，这时即使有强行拉起护罩手柄的误操作，在门锁的锁定状态下，刀头护罩门也无法打开，护罩门锁与安全联锁的功能合二为一，实现安全联锁装置完善可靠的安全能力。

3  改造方案的实施

3.1 设计一体式联锁安装支架

新型刀头护罩门联锁装置的安装位置处于刀头护罩门与刀头喇叭嘴传动部件毗邻的狭窄空间里，必须充分考虑新型联锁装置各零部件的体积以及整体的紧凑性。通过测量，以空间利用最大值为目标，确定设计一体式联锁支架（见图4），将刀头护罩门锁与限位控制装置安装位合二为一，在实现设计功能的同时达到结构紧凑化的要求。

一体式联锁安装支架是在原刀头门锁安装支架的基础上，整个支架向上延伸，扩展出了新增的门锁控制装置的安装位置。

3.2 设计新型刀头护罩门联锁功能部件

3.2.1 “U”型限位叉架的设计

“U”型限位叉架（见图5）的作用是对护罩门锁锁定杆进行控制，其中叉架的端部为“U”型卡槽，实现与锁杆的限位作用，尾部与限位座连接，依靠弹簧辅助复位。

3.2.2 设计刀头护罩门锁锁定杆

由于刀头护罩门锁锁定杆增加了与“U”型限位叉架的限位凹槽，用于“U”型限位叉架的嵌入，配合完成门锁安全锁固功能，锁定杆的另一端安装门锁手柄（见图6）。

3.2.3 改进护罩门锁底座

原来的护罩门锁底座倾斜延伸长度较长，与改进后的门锁锁定杆与限位叉架配合的功能区产生干涉，为此对门锁底座进行改进，在确保与锁定杆配合完成护罩门开闭功能的前提下，减少护罩门锁底座延伸长度（见图7）。

3.3 设计新型刀头联锁装置自动控制机构

“U”型限位叉架的锁定动作必须由自动控制机构来完成，通过查阅相关资料，并且根据其工作特点，由气缸来作为限位叉架的驱动气缸。其原因主要有两点：一是该型气缸的体积小，符合在狭窄空间的安装要求。其二，该气缸为磁感应气缸，能够霍尔开关监测气缸到位情况，即“U”型限位叉架下行与锁定杆凹形槽嵌合情况，为电控系统判定安全联锁的工作状态提供重要依据。

3.4 改进刀头安全联锁电气控制装置

新型联锁装置的自动控制功能采用二位五通电磁阀与气缸的组合实现自动锁定功能（见图8）。当设备处于运行状态时，电磁阀控制气缸推动锁定装置嵌入门锁锁定杆，这个时候门锁处于锁定状态，刀头护罩门无法打开。当设备完全停机后，电磁阀换向气缸带动锁定装置抬起，刀头护罩门锁处于自由开闭状态。

3.5 安装调试

将上述零部件安装组成新型ZJ19卷接机组刀头护罩门安全联锁装置（见图9），在4#ZJ19型进行了安装调试，在设备运行中，气缸动作，推动限位叉架10卡住锁定杆上的槽，阻止人为拉开手柄1，从而保证运行中护罩门不会打开。

经一年的运行表明，其功能满足刀头护罩安全要求，且稳定可靠。随后推广到其余十组ZJ19机组，长期运行表明新型刀头护罩联锁装置运行稳定、功能可靠，解决了原安全联锁存在的缺陷，杜绝了刀头部位安全隐患事故的发生，进一步提升了ZJ19设备的本质安全，降低了设备安全隐患。

参考文献

[1] 李新光.PASSIM（YJ19-YJ29）卷接机组培训教材.

[2] YJ19-29卷接机组编写小组.北京出版社.YJ19-29卷接机组.

[3] 许昌烟草机械厂.YJ19-YJ29（PASSIM）卷接机组安装调试手册.