YB95包裝機拉帶防跳輥輪的設計

劉永賓，李浩，曾峰

YB95包裝機拉帶防跳輥輪的設計

劉永賓，李浩，曾峰

（河北白沙煙草有限責任公司保定卷煙廠，河北 保定 071000）

解決YB95條包透明紙包裝機運行過程中拉帶經常從輸送輥輪槽內跳出，偏離正常位置，引發拉帶錯位質量事故的問題。經過分析研究，設計制作一個由內、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，防止拉帶錯位質量事故的發生。防跳輥輪制作安裝完成后，經過6個月測試，設備運行安全、穩定，因拉帶跳槽引發的拉帶錯位條包數量降為0條，杜絕了拉帶錯位質量事故。拉帶防跳輥輪能有效阻止拉帶跳出輥輪槽，杜絕了拉帶錯位質量事故，有效保障了產品質量。同時降低了原輔材消耗，減少了操作工工作量，提高了設備穩定性。拉帶防跳輥輪還適用于其他煙草機械設備拉帶的輸送，適用范圍廣泛。

透明紙；拉帶；防跳輥輪；拉帶跳出

ZB45硬盒包裝機組是目前國內卷煙包裝的主流設備，其包括YB45、YB55、YB65、YB95等部分，整個機組特點是自動化程度高，運轉可靠，設備運行穩定，操作方便[1]。YB95為條包透明紙包裝機，負責將上游機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啟。YB95條包透明紙包裝機在生產過程中，經常出現拉帶從輸送輥輪槽脫落現象，脫落后的拉帶會繼續連同透明紙一起輸送，從而使條透拉帶錯位，造成質量事故。目前，行業內普遍采用視覺拉帶檢測系統[2]或光電檢測[3]等方式進行拉帶錯位識別控制[4-5]，此類拉帶錯位識別控制屬于事后控制，且存在誤檢等，不能從根本上解決問題。為徹底解決YB95條包透明紙包裝機運行過程中拉帶經常從輸送輥輪槽內跳出，偏離正常位置，引發拉帶錯位質量事故的問題，設計制作一種能從根本解決拉帶跳出輥輪槽的裝置，以保證產品質量。經過分析研究，設計制作一個由內、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，防止拉帶錯位質量事故的發生[6-7]。

1 拉帶輸送工作原理

YB95條包透明紙包裝機在運行過程中，安裝好的拉帶卷經過一系列展開輥輪與拉帶緩沖裝置的作用，被順利展開并平穩輸送，經過最后一個展開輥輪后，被拉帶壓緊輥壓緊，拉帶膠面粘貼在透明紙上，與透明紙結合，隨后拉帶與透明紙一起由扇形輸送輥間歇輸送，進入下道工序[8-10]，完成條包透明紙的包裝。拉帶輸送系統見圖1。

1.拉帶卷；2.拉帶展開輸送輥輪；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.透明紙展開輥；8.扇形輸送輥。

2 拉帶錯位狀況及產生原因

2.1 存在問題

生產過程中，由于透明紙扇形輸送輥的間歇輸送，拉帶與透明紙會隨著扇形輸送輥輸送間歇跳動。雖然拉帶展開系統設計安裝了拉帶輸送緩沖裝置（見圖1），劇烈震動還是經常會使拉帶從展開輸送輥輪脫落，脫落后的拉帶會繼續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。《河北中煙工業有限責任公司企業標準卷煙產品卷接包工序工藝技術要求》中明確規定，拉帶位于“U”形刀口內，拉帶中心與“U”形刀口中心偏差應小于1 mm，因此，拉帶跳出輥輪槽會造成拉帶錯位質量事故，合格條包拉帶位置、條包拉帶錯位示意圖分別見圖2—3。

圖2 合格條包拉帶位置

圖3 條包拉帶錯位示意圖

2019年1—6月，對卷接包車間乙班1—5號生產機臺條透拉帶跳出輥輪造成的質量事故進行了統計：因拉帶跳出輥輪產生的質量事故共7次，共造成拉帶錯位條包數量為2 903條。由此可見，卷接包車間機車條透拉帶跳出輥輪槽現象突出，并嚴重影響產品質量。

拉帶錯位質量缺陷的產生還影響到機車運行效率，2019年1—6月，對卷接包車間乙班1—5號生產機臺運行效率（實際產量/理論產量）進行了統計，得出1—5號機車平均機臺效率為90.18%。

2.2 原因分析

透明紙與拉帶輸送過程中，拉帶處于展開輸送輥輪槽底位置，正常位置的拉帶見圖4。扇形輸送輥間歇輸送會使透明紙與拉帶產生跳動，當機車高低速轉換運行時，透明紙與拉帶輸送中跳動會不平穩，拉帶展開系統原有的拉帶輸送緩沖裝置不能完全將拉帶跳動消除，或拉帶展開輸送輥輪槽膠結嚴重，輸送過程中與拉帶粘連，此時，由于拉帶展開輸送輥輪外圓是開放的，拉帶極易從輥輪槽內跳出，跳出輥輪槽的拉帶見圖5。

圖4 正常位置的拉帶

圖5 拉帶跳出輥輪槽

3 改進思路

通過對透明紙和拉帶輸送過程的研究，因拉帶與透明紙間歇輸送是由扇形輸送輥完成的（見圖1），這種設計保障了單張透明紙與拉線的定長裁切和穩定輸送，這種運動形式不可避免地造成透明紙和拉帶的跳動。若要改變這種運動形式，使其平穩輸送，就需要重新設計一套透明紙及拉帶輸送裝置，在現有條件下很難實現。

拉帶輸送緩沖裝置對拉帶平穩輸送起到非常關鍵的作用，由于設備空間有限，結構也相對復雜，若重新設計制作一套拉帶輸送緩沖裝置，短時間內無法實現，或無法從根本上解決拉帶跳出輥輪槽的問題。這就需要從拉帶展開輸送輥輪入手，設計一種裝置，使拉帶輸送跳動時，避免拉帶從輸送輥輪槽內跳出。給輸送輥輪安裝防跳線桿是最直接有效的方法。拉帶展開輸送輥輪為整體連續運轉輥輪，本身不易設計安裝防跳裝置，若要安裝防跳裝置，需將整體式輥輪設計為分體式輥輪，使內輪體轉動，外輪體不動，將防跳裝置安裝于外輪體上。

4 方案設計

4.1 防跳輥輪內輪體設計

拉帶展開輥輪內輪體與拉帶直接接觸，這就需要其運動為圓周運動，以便能夠輔助拉帶輸送，因此，將內輪體設計為由滾動軸承、圓形擋片、隔套等組成。其中，以滾動軸承為中心，在軸承圓周外設計一個隔套，隔套內徑大于軸承外徑一定尺寸，同時在軸承兩端加裝圓形擋片，并通過6顆沉頭螺釘將軸承與隔套固定在兩擋片之間，此隔套能夠將固定擋片的沉頭螺釘包裹在里面，隔套的外圓則與拉帶接觸，輔助拉帶輸送。將隔套設計為尼龍66（聚乙酰乙二胺）材料[11-12]，其具有優良的韌性、自潤滑性、耐磨性、耐化學性、氣體透過性、耐油性、無毒等優點，且不易粘膠。內輪體分體結構、內輪體整體安裝效果分別見圖6—7。

圖6 內輪體分體結構

圖7 內輪體整體安裝效果

4.2 防跳輥輪外輪體設計

外輪體為安裝防跳桿的部件，是不需要轉動的，因此在內輪體兩側設計加裝2個圓形擋片作為外輪體，圓形擋片中心設計安裝孔，在擋片中心孔的內側加工一定高度的凸臺，與內輪體軸承內環接觸，在軸承轉動時，帶動內輪體轉動，外輪體保持不動。同時，將外輪體的內側（以凸臺為中心）向外加工成U形凹槽，其外圓略大于內輪體側擋片外徑，以確保內輪體鑲嵌在外輪體的凹槽內，確保內輪體在凹槽內靈活轉動。為防止外輪體兩擋片產生周向錯動，在兩擋片之間安裝不銹鋼桿，使兩擋片固定連接。外輪體設計效果見圖8。

圖8 外輪體設計效果

4.3 防跳桿設計

為了方便拉帶的安裝，在形式上將防跳桿設計為分體式彈性桿，兩段桿在搭口處設計為楔形，楔形設計防跳桿效果見圖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，因此既能方便拉帶的安裝，又能有效防止拉帶跳出輥輪，拉帶安裝示意圖見圖10。防跳輥輪整體結構、防跳輥輪整體效果分別見圖11—12。

圖9 楔形設計防跳桿效果

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 實施效果

拉帶防跳輥輪制作完成后，將其安裝到生產白沙（硬）品牌的2號ZB45包裝機組進行測試。測試分為甲、乙2個班次，每班次為8 h，測試周期為6個月，按照河北白沙煙草有限責任公司保定卷煙廠企業標準，機車人員每30 min自檢卷煙1次，并及時填寫記錄。

機臺試驗的6個月內，甲、乙2個班次拉帶跳出輥輪槽的次數均為0次，因拉帶跳出輥輪槽產生的拉帶錯位條包數量均為0條，設備運行穩定。由此可見，機車沒有出現拉帶跳出輥輪槽的現象，防跳輥輪有效防止了拉帶跳出輥輪槽，未影響機車正常運行。

隨后，于2021年1—6月，將拉帶防跳輥輪推廣應用于車間所有機車，并對拉帶跳線情況及條包拉帶錯位數量進行了統計，車間所有機車條包透明紙拉帶跳出輥輪的次數為0，拉帶錯位條包數量為0。同時，對2021年1—6月，乙班1—5號機車平均機臺效率進行了統計，平均機臺效率為90.33%，比2019年1—6月平均機臺效率（90.18%）增長了0.15%。

6 結語

通過條包透明紙拉帶輸送防跳輥輪的設計安裝，有效解決了拉帶輸送過程中跳出輥輪槽的問題，避免了拉帶錯位質量事故的發生，提高了設備的機臺效率，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的原材料的消耗，為環境保護起到積極作用。此防跳輥輪還適用于其他煙草機械設備拉帶的輸送，以及帶有拉帶輪的其他所有包裝設備，適用范圍廣泛。

[1] 蔡洪江, 周詩華, 張華, 等. ZB45包裝機組自動儲包補包裝置的設計[J]. 煙草科技, 2019, 52(10): 104-108.

CAI Hong-jiang, ZHOU Shi-hua, ZHANG Hua, et al. Design of Automatic Packet Reservoir for ZB45 Packer[J]. Tobacco Science & Technology, 2019, 52(10): 104-108.

[2] 秦曉敏. 煙條外觀質量視覺檢測系統的應用研究[J]. 機械制造與自動化, 2015, 44(2): 220-222.

QIN Xiao-min. Research on Detection System of Vision of Cigarette Carton Case and Its Application[J]. Machine Building & Automation, 2015, 44(2): 220-222.

[3] 余輝, 張濟民, 張義偉, 等. 用于透明包裝材料上拉線缺陷檢測裝置: CN204264528U[P]. 2015-04-15.

YU Hui, ZHANG Ji-min, ZHANG Yi-wei, et al. Defect Detection Device for Drawstring on Transparent Packaging Material: CN204264528U[P]. 2017-03-22..

[4] 張勇. 一種透明紙包裝機檢測透明拉線偏移和耗盡檢測裝置: CN206031864U[P]. 2017-03-22.

ZHANG Yong. Transparent Drawstring Offset for Cellophane Packaging Machine Detection and Exhaust Detection Device: CN206031864U[P]. 2017-03-22..

[5] 祝榮壯. YB95型包裝機拉線檢測裝置的設計應用[J]. 煙草科技, 2009, 42(11): 26-27.

ZHU Rong-zhuang. Design and Application of Drawstring Detector in YB95 Carton Overwrapper[J]. Tobacco Science & Technology, 2009, 42(11): 26-27.

[6] 吳偉, 李光峰, 邱儒超, 等. 包裝機拉線防跳線裝置及包裝機: CN109159951A[P]. 2019-01-08.

WU Wei, LI Guang-feng, QIU Ru-chao, et al. Packaging Machine Drawstring Jumping Prevention Device and Packaging Machine: CN109159951A[P]. 2019-01-08..

[7] 袁舒. 煙草生產過程中提升工藝質量管理水平的策略探析[J]. 山西農經, 2020(18): 148-149.

YUAN Shu. Strategy Analysis of Improving Process Quality Management Level in Tobacco Production Process[J]. Shanxi Agricultural Economy, 2020(18): 148-149.

[8] 高鵬. 條包拉線偏移檢測的設計與應用[D]. 綿陽: 西南科技大學, 2020: 1-15.

GAO Peng. Development and Application about the Detection of the Carton Drawstring Offset[D]. Mianyang: Southwest University of Science and Technology, 2020: 1-15.

[9] 黃城寶, 劉長勝. YB95包裝機條煙推送裝置的改進[J]. 機械工程師, 2017(5): 135-136.

HUANG Cheng-bao, LIU Chang-sheng. Improvement of Cigarette Pushing Device of YB95 Packaging Machine[J]. Mechanical Engineer, 2017(5): 135-136.

[10] 赫潤章. YB95型條盒透明紙包裝機條煙輸出裝置改進[J]. 設備管理與維修, 2016(8): 59-61.

HE Run-zhang. Improvement of Cigarette Output Device of Yb95 Transparent Paper Packaging Machine[J]. Plant Maintenance Engineering, 2016(8): 59-61.

[11] 顧家琳. 材料科學與工程概論[M]. 北京: 清華大學出版社, 2005: 1-15.

GU Jia-lin. Introduction of Materials Science and Engineering[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2005: 1-15.

[12] 蔡琤, 易國斌, 陳旭東. 尼龍老化機理研究進展[J]. 合成材料老化與應用, 2013, 42(4): 42-47.

CAI Cheng, YI Guo-bin, CHEN Xu-dong. The Development of Study on Nylon Ageing Mechanism[J]. Synthetic Materials Aging and Application, 2013, 42(4): 42-47.

[13] 劉厚鈞. 聚氨酯彈性體手冊[M]. 北京: 化學工業出版社, 2012: 1-20.

LIU Hou-jun. Handbook of Polyurethane Elastomers[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2012: 1-20.

[14] 張歡琴, 白子文. TPU生產配方的設計與調整[J]. 聚氨酯工業, 2005, 20(4): 38-41.

ZHANG Huan-qin, BAI Zi-wen. Design and Adjustment for TPU Recipes[J]. Polyurethane Industry, 2005, 20(4): 38-41.

[15] 牟富鵬, 田洪池, 段紅云, 等. 功能型熱塑性聚氨酯彈性體的發展趨勢探究[J]. 彈性體, 2020, 30(3): 78-82.

MOU Fu-peng, TIAN Hong-chi, DUAN Hong-yun, et al. Research on Developing Trend of Functional TPU[J]. China Elastomerics, 2020, 30(3): 78-82.

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，主要研究方向為煙草包裝設備維修。

曾峰（1979—），男，本科，高級工程師，主要研究方向為機械設計及自動化控制。

責任編輯：曾鈺嬋