劉永賓，李浩，曾峰

YB95包裝機(jī)拉帶防跳輥輪的設(shè)計(jì)

劉永賓，李浩，曾峰

（河北白沙煙草有限責(zé)任公司保定卷煙廠，河北 保定 071000）

解決YB95條包透明紙包裝機(jī)運(yùn)行過(guò)程中拉帶經(jīng)常從輸送輥輪槽內(nèi)跳出，偏離正常位置，引發(fā)拉帶錯(cuò)位質(zhì)量事故的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析研究，設(shè)計(jì)制作一個(gè)由內(nèi)、外輪體和防跳桿等部件組成的輥輪，有效阻止拉帶跳出輥輪槽，防止拉帶錯(cuò)位質(zhì)量事故的發(fā)生。防跳輥輪制作安裝完成后，經(jīng)過(guò)6個(gè)月測(cè)試，設(shè)備運(yùn)行安全、穩(wěn)定，因拉帶跳槽引發(fā)的拉帶錯(cuò)位條包數(shù)量降為0條，杜絕了拉帶錯(cuò)位質(zhì)量事故。拉帶防跳輥輪能有效阻止拉帶跳出輥輪槽，杜絕了拉帶錯(cuò)位質(zhì)量事故，有效保障了產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)降低了原輔材消耗，減少了操作工工作量，提高了設(shè)備穩(wěn)定性。拉帶防跳輥輪還適用于其他煙草機(jī)械設(shè)備拉帶的輸送，適用范圍廣泛。

透明紙；拉帶；防跳輥輪；拉帶跳出

ZB45硬盒包裝機(jī)組是目前國(guó)內(nèi)卷煙包裝的主流設(shè)備，其包括YB45、YB55、YB65、YB95等部分，整個(gè)機(jī)組特點(diǎn)是自動(dòng)化程度高，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，操作方便[1]。YB95為條包透明紙包裝機(jī)，負(fù)責(zé)將上游機(jī)包裝成型的條煙包裹上一層帶有拉帶的透明紙，以便香煙的保存和開(kāi)啟。YB95條包透明紙包裝機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)拉帶從輸送輥輪槽脫落現(xiàn)象，脫落后的拉帶會(huì)繼續(xù)連同透明紙一起輸送，從而使條透拉帶錯(cuò)位，造成質(zhì)量事故。目前，行業(yè)內(nèi)普遍采用視覺(jué)拉帶檢測(cè)系統(tǒng)[2]或光電檢測(cè)[3]等方式進(jìn)行拉帶錯(cuò)位識(shí)別控制[4-5]，此類(lèi)拉帶錯(cuò)位識(shí)別控制屬于事后控制，且存在誤檢等，不能從根本上解決問(wèn)題。為徹底解決YB95條包透明紙包裝機(jī)運(yùn)行過(guò)程中拉帶經(jīng)常從輸送輥輪槽內(nèi)跳出，偏離正常位置，引發(fā)拉帶錯(cuò)位質(zhì)量事故的問(wèn)題，設(shè)計(jì)制作一種能從根本解決拉帶跳出輥輪槽的裝置，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過(guò)分析研究，設(shè)計(jì)制作一個(gè)由內(nèi)、外輪體和防跳桿等部件組成的輥輪，有效阻止拉帶跳出輥輪槽，防止拉帶錯(cuò)位質(zhì)量事故的發(fā)生[6-7]。

1 拉帶輸送工作原理

YB95條包透明紙包裝機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，安裝好的拉帶卷經(jīng)過(guò)一系列展開(kāi)輥輪與拉帶緩沖裝置的作用，被順利展開(kāi)并平穩(wěn)輸送，經(jīng)過(guò)最后一個(gè)展開(kāi)輥輪后，被拉帶壓緊輥壓緊，拉帶膠面粘貼在透明紙上，與透明紙結(jié)合，隨后拉帶與透明紙一起由扇形輸送輥間歇輸送，進(jìn)入下道工序[8-10]，完成條包透明紙的包裝。拉帶輸送系統(tǒng)見(jiàn)圖1。

1.拉帶卷；2.拉帶展開(kāi)輸送輥輪；3.拉帶輸送緩沖裝置；4.拉帶；5.拉帶壓緊輥；6.條包透明紙；7.透明紙展開(kāi)輥；8.扇形輸送輥。

2 拉帶錯(cuò)位狀況及產(chǎn)生原因

2.1 存在問(wèn)題

生產(chǎn)過(guò)程中，由于透明紙扇形輸送輥的間歇輸送，拉帶與透明紙會(huì)隨著扇形輸送輥輸送間歇跳動(dòng)。雖然拉帶展開(kāi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝了拉帶輸送緩沖裝置（見(jiàn)圖1），劇烈震動(dòng)還是經(jīng)常會(huì)使拉帶從展開(kāi)輸送輥輪脫落，脫落后的拉帶會(huì)繼續(xù)連同透明紙一起輸送，使條包拉帶偏離“U”形刀口，甚至跳出“U”形刀口以外?！逗颖敝袩煿I(yè)有限責(zé)任公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)卷煙產(chǎn)品卷接包工序工藝技術(shù)要求》中明確規(guī)定，拉帶位于“U”形刀口內(nèi)，拉帶中心與“U”形刀口中心偏差應(yīng)小于1 mm，因此，拉帶跳出輥輪槽會(huì)造成拉帶錯(cuò)位質(zhì)量事故，合格條包拉帶位置、條包拉帶錯(cuò)位示意圖分別見(jiàn)圖2—3。

圖2 合格條包拉帶位置

圖3 條包拉帶錯(cuò)位示意圖

2019年1—6月，對(duì)卷接包車(chē)間乙班1—5號(hào)生產(chǎn)機(jī)臺(tái)條透拉帶跳出輥輪造成的質(zhì)量事故進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)：因拉帶跳出輥輪產(chǎn)生的質(zhì)量事故共7次，共造成拉帶錯(cuò)位條包數(shù)量為2 903條。由此可見(jiàn)，卷接包車(chē)間機(jī)車(chē)條透拉帶跳出輥輪槽現(xiàn)象突出，并嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。

拉帶錯(cuò)位質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生還影響到機(jī)車(chē)運(yùn)行效率，2019年1—6月，對(duì)卷接包車(chē)間乙班1—5號(hào)生產(chǎn)機(jī)臺(tái)運(yùn)行效率（實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量）進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，得出1—5號(hào)機(jī)車(chē)平均機(jī)臺(tái)效率為90.18%。

2.2 原因分析

透明紙與拉帶輸送過(guò)程中，拉帶處于展開(kāi)輸送輥輪槽底位置，正常位置的拉帶見(jiàn)圖4。扇形輸送輥間歇輸送會(huì)使透明紙與拉帶產(chǎn)生跳動(dòng)，當(dāng)機(jī)車(chē)高低速轉(zhuǎn)換運(yùn)行時(shí)，透明紙與拉帶輸送中跳動(dòng)會(huì)不平穩(wěn)，拉帶展開(kāi)系統(tǒng)原有的拉帶輸送緩沖裝置不能完全將拉帶跳動(dòng)消除，或拉帶展開(kāi)輸送輥輪槽膠結(jié)嚴(yán)重，輸送過(guò)程中與拉帶粘連，此時(shí)，由于拉帶展開(kāi)輸送輥輪外圓是開(kāi)放的，拉帶極易從輥輪槽內(nèi)跳出，跳出輥輪槽的拉帶見(jiàn)圖5。

圖4 正常位置的拉帶

圖5 拉帶跳出輥輪槽

3 改進(jìn)思路

通過(guò)對(duì)透明紙和拉帶輸送過(guò)程的研究，因拉帶與透明紙間歇輸送是由扇形輸送輥完成的（見(jiàn)圖1），這種設(shè)計(jì)保障了單張透明紙與拉線的定長(zhǎng)裁切和穩(wěn)定輸送，這種運(yùn)動(dòng)形式不可避免地造成透明紙和拉帶的跳動(dòng)。若要改變這種運(yùn)動(dòng)形式，使其平穩(wěn)輸送，就需要重新設(shè)計(jì)一套透明紙及拉帶輸送裝置，在現(xiàn)有條件下很難實(shí)現(xiàn)。

拉帶輸送緩沖裝置對(duì)拉帶平穩(wěn)輸送起到非常關(guān)鍵的作用，由于設(shè)備空間有限，結(jié)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜，若重新設(shè)計(jì)制作一套拉帶輸送緩沖裝置，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，或無(wú)法從根本上解決拉帶跳出輥輪槽的問(wèn)題。這就需要從拉帶展開(kāi)輸送輥輪入手，設(shè)計(jì)一種裝置，使拉帶輸送跳動(dòng)時(shí)，避免拉帶從輸送輥輪槽內(nèi)跳出。給輸送輥輪安裝防跳線桿是最直接有效的方法。拉帶展開(kāi)輸送輥輪為整體連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)輥輪，本身不易設(shè)計(jì)安裝防跳裝置，若要安裝防跳裝置，需將整體式輥輪設(shè)計(jì)為分體式輥輪，使內(nèi)輪體轉(zhuǎn)動(dòng)，外輪體不動(dòng)，將防跳裝置安裝于外輪體上。

4 方案設(shè)計(jì)

4.1 防跳輥輪內(nèi)輪體設(shè)計(jì)

拉帶展開(kāi)輥輪內(nèi)輪體與拉帶直接接觸，這就需要其運(yùn)動(dòng)為圓周運(yùn)動(dòng)，以便能夠輔助拉帶輸送，因此，將內(nèi)輪體設(shè)計(jì)為由滾動(dòng)軸承、圓形擋片、隔套等組成。其中，以滾動(dòng)軸承為中心，在軸承圓周外設(shè)計(jì)一個(gè)隔套，隔套內(nèi)徑大于軸承外徑一定尺寸，同時(shí)在軸承兩端加裝圓形擋片，并通過(guò)6顆沉頭螺釘將軸承與隔套固定在兩擋片之間，此隔套能夠?qū)⒐潭〒跗某令^螺釘包裹在里面，隔套的外圓則與拉帶接觸，輔助拉帶輸送。將隔套設(shè)計(jì)為尼龍66（聚乙酰乙二胺）材料[11-12]，其具有優(yōu)良的韌性、自潤(rùn)滑性、耐磨性、耐化學(xué)性、氣體透過(guò)性、耐油性、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，且不易粘膠。內(nèi)輪體分體結(jié)構(gòu)、內(nèi)輪體整體安裝效果分別見(jiàn)圖6—7。

圖6 內(nèi)輪體分體結(jié)構(gòu)

圖7 內(nèi)輪體整體安裝效果

4.2 防跳輥輪外輪體設(shè)計(jì)

外輪體為安裝防跳桿的部件，是不需要轉(zhuǎn)動(dòng)的，因此在內(nèi)輪體兩側(cè)設(shè)計(jì)加裝2個(gè)圓形擋片作為外輪體，圓形擋片中心設(shè)計(jì)安裝孔，在擋片中心孔的內(nèi)側(cè)加工一定高度的凸臺(tái)，與內(nèi)輪體軸承內(nèi)環(huán)接觸，在軸承轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)內(nèi)輪體轉(zhuǎn)動(dòng)，外輪體保持不動(dòng)。同時(shí)，將外輪體的內(nèi)側(cè)（以凸臺(tái)為中心）向外加工成U形凹槽，其外圓略大于內(nèi)輪體側(cè)擋片外徑，以確保內(nèi)輪體鑲嵌在外輪體的凹槽內(nèi)，確保內(nèi)輪體在凹槽內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。為防止外輪體兩擋片產(chǎn)生周向錯(cuò)動(dòng)，在兩擋片之間安裝不銹鋼桿，使兩擋片固定連接。外輪體設(shè)計(jì)效果見(jiàn)圖8。

圖8 外輪體設(shè)計(jì)效果

4.3 防跳桿設(shè)計(jì)

為了方便拉帶的安裝，在形式上將防跳桿設(shè)計(jì)為分體式彈性桿，兩段桿在搭口處設(shè)計(jì)為楔形，楔形設(shè)計(jì)防跳桿效果見(jiàn)圖9，在選材上防跳桿選用最新TPU（熱塑性聚氨酯彈性體橡膠）材料[13-15]，其具有高彈高密度、柔韌耐磨、耐油脂、不易斷、不易氧化等特點(diǎn)，因此既能方便拉帶的安裝，又能有效防止拉帶跳出輥輪，拉帶安裝示意圖見(jiàn)圖10。防跳輥輪整體結(jié)構(gòu)、防跳輥輪整體效果分別見(jiàn)圖11—12。

圖9 楔形設(shè)計(jì)防跳桿效果

圖10 拉帶安裝示意圖

1.鏍釘；2.墊片；3.外輪體；4.沉頭螺釘；5.內(nèi)輪體；6.隔套；7.軸承；8.螺母；9.TPU防跳桿；10.不銹鋼支撐架。

圖12 防跳輥輪整體效果

5 實(shí)施效果

拉帶防跳輥輪制作完成后，將其安裝到生產(chǎn)白沙（硬）品牌的2號(hào)ZB45包裝機(jī)組進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試分為甲、乙2個(gè)班次，每班次為8 h，測(cè)試周期為6個(gè)月，按照河北白沙煙草有限責(zé)任公司保定卷煙廠企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)車(chē)人員每30 min自檢卷煙1次，并及時(shí)填寫(xiě)記錄。

機(jī)臺(tái)試驗(yàn)的6個(gè)月內(nèi)，甲、乙2個(gè)班次拉帶跳出輥輪槽的次數(shù)均為0次，因拉帶跳出輥輪槽產(chǎn)生的拉帶錯(cuò)位條包數(shù)量均為0條，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。由此可見(jiàn)，機(jī)車(chē)沒(méi)有出現(xiàn)拉帶跳出輥輪槽的現(xiàn)象，防跳輥輪有效防止了拉帶跳出輥輪槽，未影響機(jī)車(chē)正常運(yùn)行。

隨后，于2021年1—6月，將拉帶防跳輥輪推廣應(yīng)用于車(chē)間所有機(jī)車(chē)，并對(duì)拉帶跳線情況及條包拉帶錯(cuò)位數(shù)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，車(chē)間所有機(jī)車(chē)條包透明紙拉帶跳出輥輪的次數(shù)為0，拉帶錯(cuò)位條包數(shù)量為0。同時(shí)，對(duì)2021年1—6月，乙班1—5號(hào)機(jī)車(chē)平均機(jī)臺(tái)效率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，平均機(jī)臺(tái)效率為90.33%，比2019年1—6月平均機(jī)臺(tái)效率（90.18%）增長(zhǎng)了0.15%。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)條包透明紙拉帶輸送防跳輥輪的設(shè)計(jì)安裝，有效解決了拉帶輸送過(guò)程中跳出輥輪槽的問(wèn)題，避免了拉帶錯(cuò)位質(zhì)量事故的發(fā)生，提高了設(shè)備的機(jī)臺(tái)效率，因此降低了操作工的工作量，并降低了因拉帶跳出輥輪槽而帶來(lái)的原材料的消耗，為環(huán)境保護(hù)起到積極作用。此防跳輥輪還適用于其他煙草機(jī)械設(shè)備拉帶的輸送，以及帶有拉帶輪的其他所有包裝設(shè)備，適用范圍廣泛。

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Design of Anti Jump Roller for YB95 Packing Machine

LIU Yong-bin, LI Hao, ZENG Feng

(Baoding Cigarette Factory, Hebei Baisha Tobacco Co., Ltd., Hebei Baoding 071000, China)

The work aims to solve the problem that the drawstring often jumps out of the conveying roller groove and deviates from the normal position during the operation of YB95 cellophane packing machine, and thus causes quality problem of dislocated drawstring. After analysis and research, a roller which was composed of inner and outer wheel body and anti jump rod was designed and made to effectively prevent the drawstring from jumping out of the roller groove and prevent quality accident of dislocated drawstring. Through 6 months of testing after the anti jump roller was manufactured and installed, the operation of the equipment was safe and stable. The number of drawstring dislocation caused by the drawstring jumping out of the roller was reduced to 0, putting an end to the quality accident of dislocated drawstring.The drawstring anti jump roller can effectively prevent the drawstring from jumping out of the roller groove, put an end to the quality accident of dislocated drawstring, and effectively guarantee the quality of products. At the same time, it reduces the consumption of raw materials and the workload of operators, and improves the stability of equipment. The drawstring anti jump roller is also applicable to drawstring conveying of other tobacco machinery and equipment. It has wide range of application.

cellophane paper; drawstring; anti jump roller; drawstring jumping out

TB486

A

1001-3563(2022)07-0204-05

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.07.026

2021-06-15

劉永賓（1979—），男，本科，助理工程師/技師，主要研究方向?yàn)闊煵莅b設(shè)備維修。

曾峰（1979—），男，本科，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化控制。

責(zé)任編輯：曾鈺嬋