FOCKE350S包裝機新型固定式夾持架模盒設計及應用

摘要：FOCKE350S包裝機組是湖北中煙工業有限責任公司恩施卷煙廠20世紀90年代從德國引進的一種卷煙包裝設備。由于該機組模輪盤上活動夾持架模盒的原因，在商標紙折疊成型過程中，經常出現商標紙包裝不規則，小盒側面斜縫露白等嚴重質量缺陷。同時，活動夾持架結構復雜，在生產運行中，動作頻繁，零配件使用周期短，維修費用高。通過對模輪盤結構進行分析，決定設計一種具有夾持架功能的固定式夾持架模盒，同時對夾持架上護板也作相應的改進設計。通過重新設計后的模輪盤的結構簡單、維修保養方便，經實踐應用達到了減輕操作人員的勞動量、節約了設備維護費用、降低了故障停機率、提高了硬盒包裝質量和設備有效作業率。

關鍵詞：包裝機；活動式夾持架；固定式夾持架模盒

中圖分類號：TB486 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）23-0050-03

FOCKE350S包裝機組具有包裝質量良好、性能穩定、運行速度快、自動化程度高等優點，是目前我國卷煙包裝設備的主流機型。但隨著消費者對產品質量要求的越來越高，設備原有的一些裝置已不能滿足產品質量的工藝要求。其中模輪盤上模盒的活動夾持架結構復雜，不利于維修調整，在生產運行中經常出現活動夾持架夾持商標紙松緊不一，煙包成型差，護板上經常有刮膠現象，設備故障率高。在維護調整過程中，造成反復停機影響設備正常運行。由此所產生的質量問題，經常要對設備進行維修調整，嚴重時生產的產品要做報廢處理，增加原輔材料的消耗。針對此況，決定通過設計改造解決這個問題。

1 現狀調查及原設計缺陷分析

①模輪盤模盒，用于小盒的夾持定位和折疊成型，防止小盒在輸送和折疊過程中的移位。模輪盤有八個模盒（14、15）每個模盒的夾持架（9、17）末端都有一對滾動軸承（12），相鄰兩個模盒的相鄰夾持架都用彈簧（4）相連，不僅軸承和彈簧的數量多，而且又都處于模輪盤下部不易操作的位置，所以在更換軸承或彈簧時必須拆下模輪盤，在拆卸模輪盤時由于相鄰機構阻擋因素，必須對涉及到相關的部件進行拆卸，換好軸承或彈簧后又要對模輪盤進行裝配調整，裝配比拆卸模輪盤時更費時，維修時間長，從而降低了設備的效率，其結構如圖1所示。

②FOCKE350S包裝機在高速運行時，模輪盤上的活動夾持架被頻繁打開和閉合，完成商標紙夾持、折疊成型和釋放，經過長時間運行后，活動夾持架上的拉簧就會變形或折斷，相鄰兩個活動夾持架的開口就會變大，活動夾持架就不能準確的夾持和支撐商標紙，由于活動夾持架開口變大而模盒的尺寸不變，所以當模輪盤轉到第三工位時由曲柄滑塊機構推動鋁箔紙煙包進入模盒的過程中，鋁箔紙煙包上部的白卡紙就會撞在夾持架所夾持的商標紙長內側斜片的斜縫上，或插入商標紙長內側斜片的外側，這樣就會導致了白卡紙歪斜或白卡紙在模盒內的位置不準確，由于白卡紙的支撐，在模輪盤旋轉包裝硬盒商標紙的過程中，就會導致硬小盒包裝不規則、小盒側邊縫隙露白的現象。

③當活動夾持架的軸承損壞或緩沖塊磨損，活動夾持架的開口就會變小，活動夾持架上的護板嵌入模盒內的長度就會增大，商標紙拍插板在模輪盤上第一工位拍壓商標紙時，就會有護板的前端劃破商標紙的現象，同時，當模輪盤轉到第三工位時鋁箔紙煙包在曲柄滑塊機構的推動下推入模盒的過程中就會受到一定的阻力，使鋁箔紙煙包上的白卡紙進入模盒時困難，造成白卡紙在模盒中位置不準確，在白卡紙壓模器的拍壓下白卡紙被壓壞或壓模器沒壓住白卡紙而產生飛白卡紙現象，活動夾持架的開口變小，活動夾持架之間的尺寸小于模盒的內側尺寸，導致硬盒煙包在模輪盤第七工位輸出時，煙盒內側斜邊被活動夾持架刮傷，同時煙包正面底角被護板刮裂，造成包裝質量問題。

④在設備正常運行時，商標紙上的膠液經常會刮在活動夾持架的護板上，當膠液積累到一定量的時候，硬盒煙包離開模輪盤的過程中膠垢就會把商標紙的外側斜片支起，這樣商標紙外側斜片就會與煙包輸送通道上壓板的摩擦力加大，使商標紙外側斜片左右擺動，這樣也會導致硬盒側面縫隙露白，包裝不規則等質量問題。硬盒商標紙包裝的不規則同時也會影響硬盒透明紙的包裝效果。其次在生產中通過對商標紙涂膠輪上的膠量的調整來改變刮膠現象的效果不明顯，操作人員要進行反復清理膠垢，也會影響到設備正常運行。

經過一段時間的觀察研究，故障原因出在模輪盤的活動夾持架裝置上。其結構復雜，如果軸承和彈簧稍有磨損和變形，活動夾持架就不能很好的打開和閉合，打開的幅度也不穩定，所以必須對活動夾持架裝置進行改進設計。

2 改進措施

通過對模輪盤的活動夾持架裝置研究分析，要想解決活動夾持架裝置設計缺陷，需從以下兩個方面著手，一是解決活動夾持架結構復雜和夾持架打開幅度不穩定這一難題。二是解決活動夾持架上護板刮膠的問題。通過對活動夾持裝置結構分析和反復試驗，活動夾持架夾持硬盒煙包的作用主要是活動夾持架和硬盒煙包的接觸部位完成的，如果將接觸部位與模盒加工成一體的，并同樣能起到夾持和支撐商標紙的作用，又不與模輪盤上各個折疊工位產生干涉，設計成固定式夾持架模盒，就達到要解決效果。對于護板在正常生產過程中經常出現的刮膠問題，在不影響護板作用的前提下，將護板上與商標紙接觸而刮膠部位銑去一部分，避免護板上刮膠。

3 設計與實施

3.1 對活動夾持架的改進設計

將活動夾持架與模盒改進成固定式夾持架模盒2和3，如圖2所示。改進后固定式夾持架模盒上兩個孔的尺寸和位置同原來模盒上孔的大小位置相同，以利于改進后的固定式夾持架模盒可以直接安裝在原來的模輪盤上，在固定式夾持架模盒內側臂的前端開一個4.5 mm寬的斜槽并讓夾持架部位的內側臂比模盒后面部位的內側臂高出0.5 mm，這樣商標紙在進入固定式夾持架模盒時夾持架部位就會夾持商標紙長內側斜片，保證商標紙長內側斜片位于商標紙內側面前面，避免了鋁紙煙包在第三工位進入固定式夾持架模盒過程中，白卡紙撞在商標紙長內側斜片上的現象。在夾持架部位做2 mm的倒角，以利于硬盒煙在模輪盤第七工位輸出時不會被刮傷、刮裂。結構如圖3所示。固定式夾持架模盒加工完成后，把模輪盤從設備上拆下，并把模輪盤上的活動夾持架、模輪盤模盒、彈簧、軸承一同拆下。把八個加工好的固定式夾持架模盒安裝在模輪盤上。安裝時用量塊逐一校對固定式夾持架模盒裝配尺寸，不符合要求的一定要進行修整，直到達到工藝要求為止。量塊的尺寸由鋁箔紙煙包、商標紙厚度、欲留側隙計算確定，并嚴格保證固定式夾持架模盒中間6 mm縫隙，使硬盒煙包在模輪盤第七工位輸出時被順利帶走，八個工位的固定式夾持架模盒都安裝完成后，把整個模輪盤安裝在原來模輪盤位置上。改進后夾持架結構簡單、開口大小衡定達到了改進的目的。

3.2 對護板的改進設計

固定式夾持架模盒上的護板改進如圖4所示，護板的尾部銑去長×寬為12×10 mm深2 mm的平面。定位孔沿模盒側面垂直方向加工出4.3 mm×6.3 mm的長槽，并把固定螺釘頭部銑成8×10×4.5 mm深的沉孔。在護板工作端的后部銑出0.5 mm×30°角的斜面減小其工作厚度。

4 改進后使用效果

通過對FOCKE350S包裝機組模輪盤模盒結構改進，經過六個月使用，在商標紙折疊成型過程中，商標紙包裝不規則，小盒側面斜縫露白等質量缺陷得到有效控制。降低了設備故障停機率、提高了硬盒包裝質量。設備有效作業率得到提高即由原來的82.9%提高到87.51%。改進后的模輪盤裝置中固定式夾持架模盒運行穩定、工作正常、性能可靠。

5 經濟效益

①改進后減少故障停機時間，提高了設備的有效運行效率及機組的班產量。改進后每月設備有效作業率提高了4.61個百分點，減輕了操作工勞動強度，降低了因控制不穩定造成的質量風險。

②通過對FOCKE350S包裝機組模輪盤的改進成功，使該機組的維修費用大幅降低。根據改進前維修記錄統計，該機組6個月維修更換模盒夾持架部件三次，總維修費用約1.2萬元，而改進后一年左右更換固定式夾持架模盒1次。同時我們對其余FOCKE350S包裝機組也進行了改進。雖然改進后收到了一定效果，但仍存在可以提高之處，我們會加以逐步完善。

參考文獻：

[1] 彭文生，李志明.機械設計[M].北京:高等教育出版，2002.

[2] 馬軍.Auto CAD 2006 機械制圖教程[M].上海:上海科學普及出版社，2006.