劉永賓，王會平，殷海彬，史瑞，劉偉華

煙草設(shè)備

YB45型細(xì)支硬盒包裝機(jī)加速輥組件彈性銷軸的設(shè)計

劉永賓，王會平，殷海彬，史瑞，劉偉華*

河北白沙煙草有限責(zé)任公司保定卷煙廠，河北省保定市荷華路999號 071000

【目的】解決YB45型細(xì)支硬盒包裝機(jī)加速輥內(nèi)、外端橡膠輥壓力調(diào)節(jié)不均勻，導(dǎo)致單張鋁箔紙輸送過程中歪斜的問題。【方法】設(shè)計制作了一種兩段式彈性銷軸，能夠?qū)崿F(xiàn)加速輥內(nèi)、外端橡膠輥壓力的均勻調(diào)節(jié)，保證單張鋁箔紙的平穩(wěn)輸送?！窘Y(jié)果】因單張鋁箔紙輸送過程中歪斜而被剔除的煙包數(shù)量由73.8盒/班，降低為1.2盒/班，降低了98.4%。機(jī)臺效率由改進(jìn)前的89.2%，提升為90.5%，提升了1.30%；產(chǎn)品質(zhì)量得分由改造前的98.4分，提升為99.0分，提升了0.61%。【結(jié)論】彈性銷軸為行業(yè)首創(chuàng)，它的使用，有效地解決了YB45 型硬盒包裝機(jī)加速輥內(nèi)、外端橡膠輥壓力調(diào)節(jié)不均勻，導(dǎo)致單張鋁箔紙輸送過程中歪斜的問題，提高了機(jī)臺效率，保障了鋁箔紙包裝質(zhì)量。

彈性銷軸；加速輥組件；鋁箔紙歪斜

ZB45型細(xì)支硬盒硬條包裝機(jī)組由YB45型細(xì)支硬盒包裝機(jī)、YB55型細(xì)支盒外透明紙包裝機(jī)、YB65型細(xì)支條盒包裝機(jī)和YB95型細(xì)支條外透明紙包裝機(jī)組成，YB45型細(xì)支硬盒包裝機(jī)（以下簡稱YB45細(xì)支包裝機(jī)）是機(jī)組重要組成部分，主要負(fù)責(zé)小盒煙包包裝成型[1-4]。小盒內(nèi)鋁箔紙[5-6]在輸送過程中，經(jīng)常因加速輥內(nèi)、外端橡膠輥壓力調(diào)節(jié)不均勻而出現(xiàn)鋁箔紙歪斜現(xiàn)象。郭建娟[7]研究了YB45包裝機(jī)鋁箔紙下紙裝置，并對其改進(jìn)，解決了鋁箔紙下紙過程中輸送阻塞的問題。張慶春等[8]研制的YB45包裝機(jī)鋁箔紙加速輥可調(diào)裝置，實現(xiàn)了加速輥內(nèi)、外端橡膠輥壓力的可調(diào)節(jié)，但結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，且受零件加工精度影響較大，又因該部位空間狹小，調(diào)節(jié)不方便。

本文利用有機(jī)硅膠與金屬銷軸結(jié)合，設(shè)計制作了一種兩段式彈性銷軸，安裝后，可自動調(diào)節(jié)加速輥組件內(nèi)端橡膠輥壓力，實現(xiàn)加速輥內(nèi)、外端橡膠輥壓力的均勻調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡便，能有效避免鋁箔紙輸送過程中出現(xiàn)歪斜的現(xiàn)象，保證鋁箔紙的平穩(wěn)輸送。目前，行業(yè)內(nèi)暫無鋁箔紙加速輥組件彈性銷軸的應(yīng)用。

1 問題分析

1.1 加速輥組件作用及結(jié)構(gòu)原理

YB45細(xì)支包裝機(jī)加速輥組件作用是將鋁箔紙吸風(fēng)帶輸送過來的單張鋁箔紙加速，并將其準(zhǔn)確輸送到鋁箔紙定位架，等待1號輪輸送過來的煙支組，與煙支組一起進(jìn)入二號輪模盒內(nèi)，將煙支組進(jìn)行U形包裹[9-13]。

加速輥主要由內(nèi)、外端兩段橡膠輥及加速輥軸組成，內(nèi)、外兩端橡膠輥輥輪面為加速輥的工作面，內(nèi)、外端橡膠輥與鋼棍接觸，并產(chǎn)生一定壓力，壓力調(diào)節(jié)均勻適當(dāng)，鋁箔紙才能正常平穩(wěn)輸送到鋁箔紙定位架。

加速輥組件的安裝是靠其內(nèi)端上下兩個直銷固定在加速輥組件安裝座上，組件外端為門鉤固定，門鉤安裝軸為偏心軸，調(diào)節(jié)此偏心軸可實現(xiàn)加速輥內(nèi)、外端橡膠輥壓力的微量調(diào)節(jié)，順、逆時針轉(zhuǎn)動門鉤偏心軸時，由于橡膠輥與鋼輥之間存在一定壓力，加速輥組件架會以直銷為圓心做旋轉(zhuǎn)擺動，內(nèi)、外端橡膠輥與直銷距離不同，所以兩段橡膠輥中心位移量不同，內(nèi)端橡膠輥中心位移量S1會明顯小于外端橡膠輥中心位移量S2，因此，經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)、外端橡膠輥壓力調(diào)節(jié)--嚴(yán)重不均勻的情況。加速輥動力由鋼輥通過一對嚙合齒輪進(jìn)行傳遞，使加速輥與鋼輥形成一對輥輪對，單張鋁箔紙由此輥輪對垂直向下輸送，最終到達(dá)鋁箔紙定位架，等待1號輪輸送過來的煙支組。鋼輥動力則由YB45包裝機(jī)箱體內(nèi)獲得，加速輥組件結(jié)構(gòu)原理及安裝示意圖如圖1，調(diào)節(jié)門鉤內(nèi)、外端橡膠輥中心位移示意圖如圖2。

1 直銷（上、下各一）；2 加速輥組件安裝座；3 鋼輥；4 鋁箔紙輸送導(dǎo)板；5 加速輥內(nèi)端橡膠輥；6 加速輥外端橡膠輥；7加速輥組件架；8偏心軸；9 門鉤

圖1 加速輥組件結(jié)構(gòu)原理及安裝示意圖

Fig. 1 Structural principle and installation diagram of accelerator roll assembly

1直銷 2加速輥組件安裝座 3鋼輥 4加速輥內(nèi)端橡膠輥5加速輥外端橡膠輥 6加速輥組件架 7偏心軸 8門鉤

圖2 調(diào)節(jié)門鉤內(nèi)、外端橡膠輥中心位移示意圖

Fig. 2 Schematic diagram of the center displacement of the rubber roller at the inner and outer ends of the adjustable door hook

1.2 存在問題

加速輥磨損后需及時更換，更換加速輥后單張鋁箔紙輸送過程中經(jīng)常出現(xiàn)歪斜的情況[14]。鋁箔紙嚴(yán)重歪斜的煙包被二號輪鋁箔紙單邊檢測識別后，在三號輪第二工位被剔除，如圖3。被漏檢的鋁箔紙歪斜的煙包會進(jìn)入成品煙，產(chǎn)品質(zhì)量得不到保障，如圖4。

設(shè)備維修保養(yǎng)對卷包車間12號YB45細(xì)支包裝機(jī)更換加速輥后，對甲、乙兩班鋁箔紙煙包剔除數(shù)量、機(jī)臺效率、產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行了為期1周（共10班次）的統(tǒng)計，結(jié)果顯示，因鋁箔紙歪斜被剔除的煙包數(shù)量平均為73.8包/班，設(shè)備機(jī)臺效率（實際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量）平均為89.2%，產(chǎn)品質(zhì)量得分平均為98.4分，如表1。

圖3 三號輪剔除的鋁箔紙煙包

圖4 鋁箔紙嚴(yán)重歪斜被漏檢煙包

表1 鋁箔紙煙包剔除數(shù)量、機(jī)臺效率及質(zhì)量得分統(tǒng)計表

2 鋁箔紙歪斜產(chǎn)生的原因及改進(jìn)思路

加速輥是YB45細(xì)支包裝機(jī)易損零件，其磨損后需及時更換，而加速輥上橡膠輥直徑尺寸經(jīng)常存在一定偏差，合格的加速輥直徑為16.0 mm±0.2 mm，當(dāng)橡膠輥直徑偏大，大于16.2 mm時，安裝后，內(nèi)端橡膠輥壓力會非常大，因加速輥組件內(nèi)端為直銷連接，不可調(diào)整，所以出現(xiàn)內(nèi)、外端橡膠輥壓力不一致的情況，僅調(diào)節(jié)門鉤偏心軸不能實現(xiàn)加速輥內(nèi)、外端橡膠輥壓力的均勻調(diào)節(jié)，從而造成單張鋁箔紙向下輸送歪斜，或下不到定位架的現(xiàn)象。

經(jīng)過分析研究，只有將加速輥內(nèi)、外端橡膠輥壓力均勻調(diào)節(jié)，才能保證單張鋁箔紙平穩(wěn)輸送，才不會出現(xiàn)鋁箔紙輸送歪斜的情況，這就需要將加速輥內(nèi)端改造為可調(diào)節(jié)的形式。加速輥組件結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，安裝后內(nèi)端空間狹小，如圖5，且加速輥組件對調(diào)節(jié)精度要求較高，并不宜對其進(jìn)行復(fù)雜改造，因此考慮是否可以從加速輥組件的安裝直銷入手，將其改造成上、下兩個可調(diào)節(jié)偏心銷軸，就可實現(xiàn)加速輥組件的內(nèi)、外端調(diào)節(jié)，此方案雖然理論上可行，但實際因加速輥內(nèi)端空間狹小的原因，下方偏心軸基本無法調(diào)節(jié)，因此，此方案不能采用。

圖5 加速輥組件安裝效果圖

繼續(xù)從加速輥組件的安裝直銷入手，設(shè)計制作一種銷軸，使其既能保證加速輥組件的正常安裝連接，又具有一定彈性，用于釋放加速輥內(nèi)端橡膠輥壓力，再加上加速輥門鉤的調(diào)節(jié)，能使得內(nèi)、外端橡膠輥壓力均衡，就能保證鋁箔紙的平穩(wěn)輸送，因此，設(shè)計制作了一款兩段式彈性銷軸。

3 彈性銷軸方案設(shè)計

將加速輥安裝直銷設(shè)計為兩段式彈性銷軸，其中一段為金屬軸外面包裹硅膠[15]設(shè)計，即將原來銷軸直徑在長度1/2處車削縮小一定尺寸，在外面包裹一層硅膠材料，利用硅膠材質(zhì)彈性特性，起到自動釋放橡膠輥壓力的作用，兩段式彈性銷軸示意圖、效果圖如圖6。

圖6 兩段式彈性銷軸

安裝時，有硅膠層一端安裝在加速輥組件安裝座一側(cè)，金屬端則安裝在加速輥組件上，2個銷軸分別用緊固螺釘固定，當(dāng)加速輥內(nèi)、外端橡膠輥直徑過大，內(nèi)端橡膠輥壓力過大時，彈性銷軸硅膠層受到擠壓變形，加速輥組件內(nèi)端會自動向橡膠輥所受壓力的方向輕微移動，這樣就自動釋放了內(nèi)端橡膠輥的壓力，然后再根據(jù)內(nèi)端壓力調(diào)節(jié)門鉤偏心軸，使內(nèi)、外端橡膠輥壓力調(diào)節(jié)均勻一致，彈性銷軸安裝示意圖如圖7，改進(jìn)后內(nèi)、外端橡膠輥壓力示意圖如圖8。

圖7 彈性銷軸安裝示意圖

1 直銷；2 加速輥組件安裝座；3 鋼輥；4 加速輥內(nèi)端橡膠輥；5 加速輥外端橡膠輥；6 加速輥組件架；7 偏心軸；8 門鉤

圖8 改進(jìn)后內(nèi)、外端橡膠輥壓力示意圖

Fig. 8 Schematic diagram of the pressure of the inner and outer rubber rollers after improvement

硅膠（SiO2·H2O）除強(qiáng)堿、氫氟酸外不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，不溶于水和任何溶劑，無毒無味，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，這種化學(xué)組分和物理結(jié)構(gòu)，決定了它具有許多其他同類材料難以取代的特點：吸附性能高、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、有較高的機(jī)械強(qiáng)度等。本次設(shè)計改造選用有機(jī)硅膠，有機(jī)硅膠具有表面張力低、粘溫系數(shù)小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質(zhì)。根據(jù)銷軸尺寸，設(shè)計制作3種規(guī)格的兩段式彈性銷軸，硅膠層厚度分別為1mm、1.5mm、2mm，分別測試其使用效果。

4 應(yīng)用效果

4.1 實驗設(shè)計

將3種不同規(guī)格的彈性銷軸在YB45型細(xì)支包裝機(jī)進(jìn)行試驗，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計。

材料：鉆石尚風(fēng)細(xì)支卷煙（河北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司）。

設(shè)備：YB45細(xì)支包裝機(jī)（上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司）。

方法：將3種不同規(guī)格的彈性銷軸，在同一設(shè)備測試，每種規(guī)格測試甲、乙2個班次，每班次為8 h，每30min完成自檢一次，并及時填寫記錄，統(tǒng)計鋁箔紙煙包剔除數(shù)量、機(jī)臺效率及質(zhì)量得分，最終選定最佳規(guī)格的彈性銷軸。

4.2 數(shù)據(jù)分析

3種規(guī)格彈性銷軸測試結(jié)果見表2，3種規(guī)格彈性銷軸平均數(shù)據(jù)與使用前數(shù)據(jù)對比見圖7。由表2和圖7可以看出，3種規(guī)格彈性銷軸使用過程中，鋁箔紙煙包剔除平均數(shù)量為17.7盒/班，機(jī)臺平均效率為90.2%，質(zhì)量平均得分98.8分，相比之前統(tǒng)計的煙包剔除數(shù)量平均為73.8盒/班，設(shè)備機(jī)臺效率平均為89.2%，產(chǎn)品質(zhì)量得分平均為98.4分，數(shù)值均有明顯改善。

表2 3種規(guī)格彈性銷軸測試結(jié)果

圖9 3種規(guī)格彈性銷軸平均數(shù)據(jù)與使用前數(shù)據(jù)對比

硅膠層厚度為1 mm的1號彈性銷軸在使用過程中鋁箔紙煙包剔除數(shù)量為3盒，機(jī)臺效率90.4%，質(zhì)量得分為99.2分，相比其他兩種規(guī)格彈性銷軸效果最好，因此選定1號彈性銷軸為最佳方案，如圖10。

圖10 3種規(guī)格彈性銷軸使用數(shù)據(jù)對比

最后，將硅膠厚度尺寸為1 mm的1號彈性銷軸安裝在YB45細(xì)支包裝機(jī)進(jìn)行為期1周的測試，測試分甲、乙2個班次進(jìn)行，共計10個班次，每班次為8 h，每30 min完成自檢一次，及時填寫記錄，并對鋁箔紙煙包剔除數(shù)量、機(jī)臺效率及質(zhì)量得分進(jìn)行統(tǒng)計，由統(tǒng)計結(jié)果得出：單張鋁箔紙輸送過程中歪斜造成煙包剔除的數(shù)量由73.8盒/班，降低為1.2盒/班，降低了98.4%；機(jī)臺效率由改進(jìn)前的89.2%，提升為90.5%，提升了1.30%；產(chǎn)品質(zhì)量得分由改造前的平均98.4分，提升為平均99.0分，提升了0.61%，如表3。

表3 鋁箔紙煙包剔除數(shù)量、機(jī)臺效率及質(zhì)量得分統(tǒng)計表

5 結(jié)論

彈性銷軸的使用，有效地解決了YB45 型硬盒包裝機(jī)加速輥內(nèi)、外端橡膠輥壓力調(diào)節(jié)不均勻，導(dǎo)致鋁箔紙輸送過程中歪斜的問題，降低了生產(chǎn)過程中因鋁箔紙歪斜產(chǎn)生的煙包剔除數(shù)量，節(jié)約了原輔料消耗，提高了設(shè)備效率，保障了產(chǎn)品質(zhì)量。同時，彈性銷軸的設(shè)計也拓寬了維修思路，增長了維修經(jīng)驗，彈性銷軸的設(shè)計為行業(yè)首創(chuàng)，為行業(yè)內(nèi)類似問題的維修提供了借鑒經(jīng)驗。

生產(chǎn)中實際應(yīng)用效果表明：彈性銷軸的使用，單張鋁箔紙輸送更加平穩(wěn)，單張鋁箔紙輸送過程中歪斜造成煙包剔除的數(shù)量由73.8盒/班，降低為1.2盒/班，降低了98.4%；機(jī)臺效率由改進(jìn)前的89.2%，提升為90.5%，提升了1.30%；產(chǎn)品質(zhì)量得分由改造前的平均98.4分，提升為平均99.0分，提升了0.61%。

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Development of elastic pin shaft of accelerator roll assembly of YB45 fine support hard box packaging machine

LIU Yongbin, WANG Huiping, YIN Haibin, SHI Rui, LIU Weihua

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

In order to solve the problem that the uneven pressure adjustment at the inner and outer ends of the acceleration roller of YB45 fine support hard box packaging machine leads to the skew in the process of aluminum foil conveying, an elastic pin shaft is designed and manufactured, which can realize the uniform adjustment of the pressure at the inner and outer ends of the acceleration roller and ensure the smooth conveying of aluminum foil. The number of cigarette packets that are slanted and eliminated in the process of aluminum foil conveying is reduced from 73.8 boxes / shift to 1.2 boxes / shift, a decrease of 98.4%. The locomotive efficiency increased from 89.2% before improvement to 90.5%, an increase of 1.30%; The product quality score increased from 98.4 points before the transformation to 99.0 points, an increase of 0.6 points. The use of elastic pin shaft is the first in the industry. Its use effectively solves the problem of uneven pressure adjustment of the rubber rollers at the inner and outer ends of the acceleration roller of YB45 hard box packaging machine, which leads to the skew of aluminum foil during the transportation process, and improves the efficiency of the equipment.

elastic pin shaft; accelerator roll assembly; aluminum foil skew

. Email：138322877@qq.com

劉永賓（1979—），大學(xué)，工程師，研究方向：煙草機(jī)械封裝設(shè)備維修，Email：457506990@qq.com

劉偉華（1977—），大學(xué)，工程師，主要研究方向：煙草機(jī)械設(shè)備和工藝管理，Tel：13832283877，Email：138322877@qq.com

2023-04-06；

2023-11-16

劉永賓，王會平，殷海彬，等.YB45型細(xì)支硬盒包裝機(jī)加速輥組件彈性銷軸的設(shè)計[J]. 中國煙草學(xué)報，2024,30（1）. LIU Yongbin, WANG Huiping,YIN Haibin, et al. Development of elastic pin shaft of accelerator roll assembly of YB45 fine support hard box packaging machine[J]. Acta Tabacaria Sinica,2024,30(1 ). doi:10.16472/j.chinatobacco.2023.T0055