淺談C800小盒透明紙包裝機入口通道改造

何成建，趙濤，李力，潘文武，楊潔清

（紅云紅河集團昆明卷煙廠，云南 昆明 650000）

1 現狀

C800小盒透明紙包裝機為S1000軟盒包裝機組的重要組成部分。其生產速度高達800包/分，為超高速煙機設備的典型代表。

“煙包對齊故障”停機現象為C800小盒透明紙包裝機的常見故障之一。當監視器屏幕顯示“煙包對齊故障”時，需打開C800側防護罩，檢查清理入口通道內的煙包排列情況，并按下煙包對中復位按鈕。待該按鈕上的指示燈熄滅后，關上防護罩，可再次運行設備。這個過程需要約1min。當設備再次開啟時，上下游設備可能會再次停機：

（1）上游機。啟動設備時，煙包可能在高空輸送帶上停止而導致C800包裝機一直處于待料狀態。這時，設備未停機，但煙包滯留在高空輸送帶上。此時，重啟高空輸送通帶驅動裝置，設備可正常運行。如果重啟后，設備仍不能運行，則反復重啟，直到可以正常運行。

（2）下游機。該故障發生時，成品煙包在螺旋堆疊器入口被上下兩根齒形帶夾緊（如圖1）。設備正常運行中，這兩根同步齒形帶所夾緊的煙包，連續向螺旋堆疊器入口輸送。當故障停機時，同步齒形帶停止運動。再次啟動后，齒形帶從靜止逐漸加速向前移動。加速過程中，齒形帶對煙包可能存在壓力不穩定現象。由于壓力過大，會導致煙包變形加劇，易在螺旋堆疊器入口處卡阻，造成再次停機。當出現二次停機，無論上游機或下游機，每次處理故障至少需要3min。

圖1 入口通道同步齒形帶斜視圖

在設備投入使用的早期，由于存在換牌、頻繁更換不同廠家的商標紙等原因，該故障現象頻繁發生。據統計，當頻繁出現該故障時，單班停機次數可高達8次，有時甚至達15次。按照這個數據計算，單班因“煙包對齊故障”直接停機時間～15min，再加上二次停機的間接停機時間，每個班停機至少15min，有時甚至0.5h。

當該故障次數頻繁出現時，可以通過更換同步齒形帶來解決。通過查看根據換件記錄，5臺設備平均每個月就需要更換1對皮帶。頻繁更換同步齒形帶常造成備件供應不足。

因此，如何有效降低“煙包對齊故障”次數，如何提高同步齒形帶的使用壽命成了一個亟待解決的問題。

2 原因分析

2.1 “煙包對齊故障”發生過程

“煙包對齊故障”的產生原因：設備在運行過程中，傳感器時刻檢查煙包在轉盤入口處的位置（如圖2）。根據煙包實際測出的相位之間的差異，由軟件確定入口皮帶的趨勢矯正。系統將不斷檢查，使電機不會丟失位置。若測出的定位誤差絕對值大于煙包對中誤差最大值，設備將會停機，并報警“煙包對齊故障”。

圖2 煙包對齊故障原因示意圖

2.2 故障原因分析

從2.1可以看出，如果吸取臂位置與煙包位置不同步，將會出現煙包對齊故障。因此，如果需要減少該故障停機次數，必須保證吸取臂位置與煙包位置同步。以下2方面分析吸取臂位置和煙包位置。

（1）吸取臂位置。C800小盒透明紙包裝機煙包拾取臂動作為機械傳動，其傳動平穩，傳送位置準確。

（2）煙包位置。煙包由兩根同步齒形帶壓緊后向前傳送，齒形帶與煙包接觸為面接觸（如圖3）。兩對過輪在齒形帶內側與齒形帶輪齒接觸，輔助同步齒形帶來壓住煙包。如果同步齒形帶夾持煙包的摩擦力不足，煙包將會超前或滯后設定位置。因此，煙包輸送平穩性與摩擦力大小有關。

圖3 同步齒形帶壓輪示意圖

式中，μ為摩擦系數；N為正壓力。

從式（1）可以看到，摩擦力與摩擦系數和正壓力有關。同步齒形帶與煙包之間的摩擦系數與小盒商標紙材料、同步齒形帶表面磨損情況有關。同步齒形帶對煙包的正壓力與同步齒形帶對煙包的壓縮量有關。

由于小盒表面材料和同步齒形帶表面磨損均為不可控因素，因此只考慮如何穩定同步齒形帶正壓力。在入口通道內，由于壓輪直徑偏大（R=27mm），且壓輪與壓輪間距過大（分別是143mm、147mm、143mm），導致壓輪與壓輪、帶輪與壓輪中間區域的齒形帶在壓縮煙包時，其外側面不在同一直線上。在入口通道內，壓輪、帶輪壓住煙包（煙包長度為86mm）的接觸點至多只有一個，有時連一個接觸點也沒有（如圖2所示A、B、C區域）。當煙包在這4個點，可以保證位置煙包壓縮量越接近工藝標準。煙包離壓輪位置越近，其壓縮量越接近工藝標準；煙包離壓輪位置越遠，其壓縮量偏離工藝標準越大。

從以上分析可以看出，在入口通道傳送通道內，同步齒形帶對煙包的壓縮量不穩定。由此可以推出，齒形帶對煙包的正壓力不穩定。這里，需要尋找一種方案，將同步齒形帶對煙包的壓縮量穩定保持在工藝標準值附近。

3 設備改造

查看《C800維修調節手冊》可以看到，在整個入口通道傳送區域內，必須保證同步齒形帶對煙包的壓縮量保持1mm。按照質量工藝標準，煙包的寬度為54mm。要保證同步齒形帶與煙包達到工藝標準，只需保證同步齒形帶之間的距離在53mm。

為了保證內外側同步齒形帶之間的距離滿足工藝標準，需要對內外排壓輪都進行改造。由于外排和內排的壓輪、帶輪、同步齒形帶均對稱布置，只對外側壓輪進行設計及計算。內側的設計計算方法與外側相同。

3.1 測量原設備的相關尺寸

經反復測量，兩壓輪的半徑為R=27mm（見圖3）。入口帶輪與壓輪1間的距離、兩壓輪間距離、壓輪2與出口帶輪間距離分別為143、147、143mm。

3.2 設計壓輪排

將原有的壓輪拆除，保留壓輪軸。以壓輪軸作為固定點，來設計外側壓輪排的中心位置。

（1）橫向方向布置。如果以原壓輪的接觸點布置新壓輪，可以選擇更小的壓輪r=13mm。這樣，新壓輪與原壓輪軸可能存在干涉。為了讓開原壓輪軸位置，必須將新壓輪對稱布置在壓輪軸兩側。

（2）縱向方向布置。從上述數據可以看出，可以選擇r=13mm的壓輪。這樣，壓輪的中心點就必須布置在與兩壓輪軸心線相距14mm的直線上。為了增加壓輪支座的強度，在原壓輪與同步齒形帶處制作加強筋。

經過試驗，當入口帶輪中心與最近的壓輪中心點縱向距離為68mm時，壓輪邊緣與帶輪邊緣的距離為7mm。因此，將該點作為壓輪的布置點。點1位置與壓輪軸中心縱向距離為73mm。在壓輪軸兩側25mm處各布置兩個壓輪，就是圖中點2、3的位置。剛好將這部分區域基本平分，并且，在這段區域上，同步齒形帶至少有兩個點。

依照此規律，當出口帶輪中心與最近的壓輪中心點（圖4點9位置）縱向距離為53mm時，壓輪邊緣與帶輪邊緣的距離為15mm。因此，將該點作為壓輪的布置點。在壓輪軸兩側25mm處各布置兩個壓輪。

圖4 新設計壓輪排中心位置示意圖

將點3～點6的區域三等分，點7～點9的區域兩等分。根據以上縱橫方向上的設計理念布置壓輪的中心位置（見圖4）。

3.3 外協部門制作壓輪排

以相關設計基準布置壓輪位置，以這些位置作為基準點畫出裝配圖。根據裝配圖制作為基礎制作壓輪排。壓輪排輥子半徑為13mm。壓輪與軸承608（22×8×7）通過小軸（半徑為4mm）連接，軸承內圈外端面通過厚度為1mm。

3.4 安裝調試

安裝壓輪排，通過微調內排同步齒形帶基座保證入口、出口帶輪皮帶間（徑向）的距離為53mm。調整完成后，使用游標卡尺檢查每對同步齒形帶對應點之間的距離（圖5）。圖4中的內外側壓輪點所接觸的同步齒形帶之間的距離測量值，如表1所示。

圖5 改裝壓輪排后的同步齒形帶示意圖

表1 在各個點測量同步齒形帶間距離值

由表1可知，經檢驗，實測值都在煙包調整技術的最大偏差值為0.12mm。

4 結語

該改造項目最先運用于12號機。對壓輪排的改造，僅對原壓輪的輔助壓縮功能進行了優化和改進，使設備的技術參數更加合理。該改造未對設備其他功能部件進行任何改造，因此，設備能保持原有的性能。改裝壓輪排后，“煙包對齊故障”次數顯著減少。對在線生產停機情況進行統計，單班偶有一次“煙包對齊故障”，不超過兩次。

在兩個月時間內，質檢人員隨機抽查成品煙包，煙包外觀、包內煙支均符合云煙（軟珍）工藝質量要求。之后，將該改造項目成果推廣其余4臺設備，取得了良好的效果。經過半年的跟蹤觀察，單班偶有一次停機故障，5臺設備累計更換過一次同步齒形帶。從以上數據可以看出，“煙包對齊故障”問題已得到解決。并且，很大程度上提升了同步齒形帶的使用壽命。通過對C800小盒透明紙包裝機入口通道改造，有效地減少了設備停機次數及停機時間，顯著地提高了同步齒形帶的使用壽命。