潘義華，蔣明

（貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司貴定卷煙廠，貴州黔南 551300）

0 引言

貴定卷煙廠于2018 年通過異地技改項目，取消了原來的人工裝箱環(huán)節(jié)，采用YP18B 型裝封箱機進行條煙封裝工作。該裝置投入使用以來，常出現(xiàn)吸取不到紙箱或紙箱倒塌的情況，從而觸發(fā)停機信號引起停機，在操作界面顯示“紙箱倒置”“煙箱未成型”等停機故障，嚴(yán)重影響設(shè)備的運行效率，同時，也對上道工序，即包裝機組的運行造成影響。

隨著技術(shù)的發(fā)展，裝封箱機也從YP11 型發(fā)展到了YP18B型，各種基于循環(huán)紙箱利用、防止倒塌以及降低設(shè)備停機次數(shù)的研究逐漸增多。潘義華[1]等將底部折邊吸杯的吸取方式由固定式改為主動式，解決了循環(huán)紙箱因折邊吸取不到而導(dǎo)致的箱裝成型爛條問題；呂通[2]等在YP13 型裝封箱機儲料庫前支板的中部和下部安裝了調(diào)節(jié)塊，增加了紙箱的著力點；李敏[3]在YP18B型裝封箱機儲料庫待吸工位上方增加壓緊導(dǎo)向機構(gòu)，使得紙箱保持挺直，利于吸盤吸取紙箱。但對于因輸送不到位或檢測而引起的紙箱未吸取或倒塌的問題鮮有報道。為此，以貴定卷煙廠2#YP18B 型封裝箱機為研究對象，從分析紙箱輸送裝置動作原理入手，通過調(diào)整和改造等方式，解決紙箱未吸取或倒塌等情況，提高設(shè)備的連續(xù)運行能力。

1 存在的問題及原因分析

1.1 紙箱輸送裝置工作原理[4]

如圖1 所示，紙箱豎直放置在大支板上，兩側(cè)緊貼于長擋板和短擋板，同步帶在步進電機的帶動下將紙箱向前輸送到指定位置；通過調(diào)整手柄調(diào)整2 個大支板的位置，以保證紙箱能夠被輕松吸取又不會因滾輪起不到止擋作用而傾倒滑落；安裝在大支板上的檢測桿在配重塊的作用下保持豎直狀態(tài)，起到將吸取到紙箱后的信號反饋給步進電機，從而將紙箱向前輸送的作用。

圖1 紙箱輸送裝置結(jié)構(gòu)組成

1.2 存在的問題

在生產(chǎn)過程中，使用新紙箱或循環(huán)紙箱時，出現(xiàn)“紙箱倒置”“煙箱未成型”等停機故障較多，設(shè)備運行的連續(xù)性不高，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。通過對該機臺2020 年4 月份的停機統(tǒng)計，分析導(dǎo)致“紙箱倒置”“紙箱未成型”的各種主要因素（表1、圖2）。

表1 紙箱未成型及倒置停機原因統(tǒng)計（2020 年4 月）

圖2 紙箱未成型或倒置的Pareto圖

1.3 原因分析

從圖2 可以看到，引起紙箱未成型或倒置的原因主要有：紙箱未吸取、紙箱倒塌、成型檢測錯誤、紙箱倒置及其他。其中，紙箱未吸取和紙箱倒塌占比約為80%，其余三項占比約20%，因此，只要解決紙箱未吸取及紙箱倒塌問題，則設(shè)備運行的連續(xù)性將會得到很大改善。通過現(xiàn)場觀察及對設(shè)備原理的分析，總結(jié)紙箱未吸取或紙箱倒塌的原因如下：

（1）紙箱輸送同步齒型帶磨損，使得紙箱輸送不到位，導(dǎo)致紙箱未吸取。圖3 為新舊同步齒形帶斷面對比。通過對比新舊兩種狀態(tài)下同步帶工作面情況可以看出：當(dāng)同步帶尺寸磨損到10.5 mm時，出現(xiàn)紙箱輸送帶不輸送的概率會大大提高，此時，由于設(shè)備在持續(xù)運行，紙箱會出現(xiàn)輸送不到位的情況。

圖3 新舊同步帶斷面對比

（2）使用循環(huán)紙箱時，由于紙箱多次使用，造成紙箱本體、折邊等部位變形、軟化，使得紙箱輸送裝置上的轉(zhuǎn)輪和滾輪對紙箱的支撐作用有限，容易造成箱體倒塌。

（3）紙箱輸送裝置的檢測桿動作不靈活。正常情況下，紙箱吸取時，檢測桿在紙箱的帶動下作逆時針旋轉(zhuǎn)，此時，檢測桿超出接近開關(guān)的檢測范圍，接近開關(guān)信號燈呈熄滅狀態(tài)，輸送帶轉(zhuǎn)動，將紙箱向前輸送，完成對料倉的補料，而檢測桿在配重塊的作用下回到原來的位置。由于檢測桿轉(zhuǎn)動不靈活，在紙箱吸取后不能正常復(fù)位，始終處于接近開關(guān)檢測的范圍內(nèi)，信號燈呈常亮狀態(tài)，此時，系統(tǒng)判斷料倉處于滿料狀態(tài)，不會將紙箱向前輸送，對料倉進行補料。當(dāng)料倉少料的狀態(tài)超過紙箱吸臂的吸取范圍時，就會出現(xiàn)紙箱吸取不到位的情況。

2 解決措施

（1）更換新的輸送齒形帶，增大紙箱與齒形帶間的摩擦力，使得輸送帶更容易將紙箱向前輸送。

（2）調(diào)整前支臂上的轉(zhuǎn)輪和滾輪位置。如圖1 所示，通過松開轉(zhuǎn)輪和滾輪的鎖緊螺釘，調(diào)整轉(zhuǎn)輪和滾輪位置。使用新紙箱時，由于箱體較挺闊，需同時將滾輪向上、轉(zhuǎn)輪向外調(diào)整，以箱體能觸摸到1/3 輥面為宜；使用循環(huán)紙箱時，同時將2 個滾輪向下調(diào)整到距箱體頂部約10 mm，將4 個轉(zhuǎn)輪向里調(diào)整到安裝塊與前支板平齊，增加對紙箱的支撐力度，防止紙箱倒塌。

（3）改造檢測桿。原檢測桿的旋轉(zhuǎn)件材料為黃銅，使用的過程中容易與大支板產(chǎn)生摩擦而磨損變形，導(dǎo)致檢測桿旋轉(zhuǎn)不靈活。應(yīng)用Soildworks 繪圖軟件，重新設(shè)計檢測桿和連接鎖緊件（圖4），并選擇軸承608-2Z 作為旋轉(zhuǎn)件，增加檢測桿旋轉(zhuǎn)靈活性。根據(jù)軸承壽命計算公式：

圖4 檢測桿及連接鎖緊件改造設(shè)計

式中 n——軸承工作轉(zhuǎn)速，r/min，該軸承作為檢測桿的旋轉(zhuǎn)件，以設(shè)備300 條/min 的產(chǎn)能計算，1 min 需要紙箱6 個，因此取n=6

ft——溫度系數(shù)，工作溫度≤120 ℃時，ft=1

C——基本額定動載荷，通過查詢軸承類型、尺寸表，可得到軸承608 的額定動載荷C=3.35×103

P——當(dāng)量動載荷，根據(jù)所受徑向力、軸向力合成計算，由于該軸承僅承受檢測桿及配重塊的重量約1 kg的徑向力，因此取P≈10 N

ε——壽命指數(shù)，球軸承ε=3

將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入式（1），可得到軸承壽命Lh≈1.04×1011h。

由于該軸承的工作轉(zhuǎn)速低、受力小，根據(jù)理論計算，在設(shè)備使用期間，檢測桿轉(zhuǎn)動都是靈活的，不會出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)卡頓現(xiàn)象。

3 使用效果

2021 年6 月對設(shè)備進行了改造。改造前，分別使用新紙箱和循環(huán)紙箱各500 個進行上機試驗，統(tǒng)計出現(xiàn)紙箱未吸取或紙箱倒塌次數(shù)。改造后，使用等量新紙箱和循環(huán)紙箱進行上機試驗，并根據(jù)紙箱情況，對滾輪和轉(zhuǎn)輪位置進行調(diào)整，統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù)（表2）。

表2 改造前后紙箱未吸取和紙箱倒塌數(shù)據(jù)對比

4 結(jié)語

通過對轉(zhuǎn)輪和滾輪的位置調(diào)整，以及對檢測桿進行改造，使用新紙箱或循環(huán)紙箱，紙箱未吸取和紙箱倒塌的次數(shù)分別由改造前的14 次、6 次降為0 次，均未出現(xiàn)紙箱輸送不到位或紙箱倒塌的情況，降低了設(shè)備的停機次數(shù)，保證了設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定運行。