YB95A 型條透包裝機通道調整裝置設計

鐘志軍，林春榮，鐘建文

（江西中煙工業有限責任公司贛州卷煙廠，江西贛州 341000）

0 引言

YB95A 型條外透明紙包裝機是將10 包一條的硬條外層包裹一層透明紙的專用設備，是ZB45 型硬盒包裝機組中卷煙包裝的最后一道工序。該機型是目前我國各卷煙工廠的主流機型，在行業內被廣泛使用。由于本機的動力來源于上游機，因此其包裹動作與上游機同步，有很好的銜接性。在裹包過程中，機器上設有電氣檢測與控制裝置，實現全部生產流程的自動化，從而保證了包裝質量的穩定性。

在實際生產過程中，由于包裝工藝的不斷改進以及品牌結構的頻繁更換調整，導致設備不能很好地適應各種變化，經常出現因第一提升通道過緊、過松或兩導板平行度不符合標準引起的設備離合器脫開、包裝外觀質量差、拉線錯牙等問題，需要經常調整第一提升通道調節板，一定程度地影響了設備的有效作業率。因此，決定對第一提升裝置調節板的調節方式進行創新改進。

1 問題分析

1.1 工作原理

YB95A 型條外透明紙包裝機第一提升器工作原理如圖1所示。從YB65A 型硬條包裝機推出的硬條煙被推送至YB95A型條外透明紙包裝機的第一提升器上，被剪切成定長并粘有拉帶的透明紙由夾鉗輸送到機器的包裝位置（已到位的硬條煙的上方），此時提升器由起始等待位置帶著推送到位的硬條煙和粘有拉帶的透明紙開始提升，并經過第一提升可調通道形成〔形包裹，提升至最高點后〔形煙在臺面進行水平推送和折疊，至此第一提升器完成工作，下降至起始等待位置。

圖1 YB95A 型條透包裝機第一提升器工作原理

1.2 存在的問題

當更換品牌或改變包裝材料時，由于硬條外形尺寸或包裝材料厚度、摩擦因數的改變，第一提升通道也需要進行相應地調整。原設計的調整方式需要用扳手松開第一通道調節板兩端側面上的固定螺釘，通過前后移動調節板來調節第一提升通道的松緊度。

在實際調整操作過程中，需要維修人員到設備兩端同時操作調整，在緊固過程中經常會造成調節板位置的輕微偏移，有時需要多次調整才能達到標準。由于調整精確度不高，在反復調整過程中極易出現條透包裹歪斜、松弛、條盒破損、條透拉帶錯牙等問題，導致產品次品率偏高，且維修調整所需時間長，嚴重影響設備有效作業率。

1.2.1 透明紙歪斜

透明紙歪斜問題的主要原因是提升通道過松或不平行，條煙提升時兩端受力不勻。

1.2.2 拉帶錯牙

透明紙拉帶不齊（錯牙）問題的主要原因是提升通道不平行，條煙提升時透明紙兩端所受摩擦力不勻，造成透明紙拉帶不齊（錯牙）。

1.2.3 透明紙松弛

透明紙松弛問題的主要原因是提升通道過松，條煙提升時摩擦力太小。

1.2.4 條盒缺陷

條盒缺陷問題的主要原因是提升通道過緊，條煙提升時阻力太大，造成條盒破損缺陷或引起的設備離合器脫開。

1.3 問題統計

1.3.1 煙條質量缺陷統計

2018 年7—12 月，條盒透明紙拉帶錯牙、包裹不良煙條缺陷數量見表1。

表1 條盒透明紙拉帶錯牙、包裹不良煙條缺陷統計 條

從表1 可以看出，2018 年7—12 月4 臺ZB45 型包裝機組共產生缺陷條煙數量條為157 條，每月平均26.2 條，每臺設備平均6.5 條/月。

1.3.2 通道調節板調整時間統計

2018 年7—12 月，YB95A 型條透機外透明紙第一提升通道調節板調整時間見表2。

表2 第一提升通道調節板調整時間統計 min

從表2 可以看出：2018 年7—12 月，4 臺ZB45 型包裝機組第一提升通道調節板的調整時間共1280 min，每月平均213.3 min，每臺設備平均53.3 min/月。

1.3.3 通道調節板調整頻次統計

2018 年7—12 月，YB95A 型條透機外透明紙第一提升通道調節板調整頻次見表3。

表3 第一提升通道調節板調整頻次統計 次

從表3 可以看出：2018 年7—12 月，4 臺ZB45 型包裝機組第一提升通道調節板調整頻次為96 次，每月平均16 次，每臺設備平均4 次。

由此可見，由于YB95A 型條透機第一提升通道調節板需要人工調整，導致缺陷產品多、調整耗時長、調整頻次高等問題。

1.4 原因分析

1.4.1 擠煙

在實際生產過程中，當第一提升通道由于擠煙造成兩側尺寸發生變化時，由于通道寬窄不均，會造成透明紙歪斜的現象出現。為調整好第一提升通道窗口，就要求通道窗口兩邊對煙條的摩擦力是均衡的，這樣才能避免透明紙在頂升時兩端受力不均勻而發生偏斜。

1.4.2 調整不當

原機在調節板上兩端各有一顆固定螺釘，而且為了保證調節板在調整水平位置時垂直位置不改變，板的兩端開了定位槽，使其可以在板架上自由滑動。當調節板移動到與條煙寬度相當時，鎖緊兩端螺釘，完成調整。

在實際調整中，由于板的兩端定位槽卡在板架上，一端螺釘固定調整另一端螺釘時，往往需要用借助其他工具移動調節板。兩端同時需要調整時，常會出現調好的寬度在緊固螺釘過程中又發生移位，而這種情況一般很難被發現，造成第一提升通道窗口調整不到位。

1.4.3 更換品牌或包裝材料

設備正常運行結束生產，清潔整理后接著進行下一品牌生產，由于品牌包裝材料規格頻繁變化，需要重新調整第一提升通道調節板。為了更好地保證YB95A 型條外透明紙包裝機第一提升器調節板調整精度和調整后的穩定性，因此對此處調節板的調節方式進行優化設計。

2 設計方案

2.1 方案一

針對上述問題，考慮對第一提升通道調節板調節方式進行優化設計。在調節板上增加一套絲桿調節裝置，該裝置在調節板上固定一個牽引塊，利用固定在板架上的調節螺桿調整調節板的水平移動，到位后緊固螺釘（圖2）。由于在調節板上設計安裝一個固定牽引塊加工工藝復雜、安裝不便。經測試，該裝置容易松動、緊固調節板也不方便，故沒進行推廣。

圖2 方案一測試驗證

2.2 方案二

針對方案一的不足，為了達到調節板實現水平移動精準、固定牢靠、結構簡單的目的，決定將原固定螺絲上的墊板加厚、加寬（圖3），設計改裝成一個集牽引塊與固定墊板為一體的活動牽引滑塊（圖4），這樣就解決了需要在調節板上增加固定一個牽引塊的問題。利用安裝在板架上的調節螺桿移動牽引滑塊（墊板），再利用活動牽引滑塊（墊板）上固定調節板的螺釘來帶動調節板水平移動。當調節到位時，在兩端的活動牽引滑塊（墊板）上分別由一顆帶手柄的加長螺釘固定，代替原來的普通外六角螺釘。該改進方案既保證了原調節板的垂直方向不變，又達到了精準調節水平方向的目的，同時簡化了調節板的調整方式，節約調整時間、提高調整精度，達到提升設備有效作業率的目的。

圖3 原固定螺絲和墊板位置結構

圖4 方案二設計結構

3 方案實施

3.1 活動滑塊設計

根據方案二的設計，將原固定螺絲的墊板進行加厚、加寬，改裝成一個集牽引塊與固定卡塊為一體的活動滑塊，保留了原固定螺絲墊板對于調節板的水平位置固定加強作用，又在滑塊上設計了階梯面，與機器原板架緊密配合，同時在活動滑塊上保留固定孔，可以取代原固定螺釘墊板的作用。并對調節板垂直方向限位進行加強，一定程度增加固定的穩定性。加厚加寬也是為了更好的與固定螺桿和可調螺桿進行裝配配合。

通過對板架原固定小板的結構進行測繪分析，活動滑塊鑲入原板架部分的尺寸參數為：長度30.0 mm、寬度30.0 mm，外端面尺寸為長度50.0 mm、寬度30.0 mm，總厚度25.0 mm（外部厚度20.0 mm，突臺厚度5.0 mm）。在滑塊外端面加工直徑13.0 mm、深度17.0 mm、內端直徑8.2 mm、深度8.0 mm 的一個沉孔固定孔。在側端面加工M10 細牙螺紋孔，螺距1.0 mm，用于配合調節螺桿和固定螺桿。并根據實際生產中調節板的調整范圍，在滑塊有效調整行程的固定板架正上方對應設計刻度線，以便精準調整（圖5）。

圖5 活動滑塊設計

3.2 固定手柄螺釘設計

固定手柄螺釘是用來對滑塊進行位置的鎖緊固定，其目的是在替代原固定螺釘的基礎上從調整快捷、易操作的角度進行優化改進。因此處緊固力不大，用0.5 m 的扭力扳手找到體型各異的一組人做實驗，扭矩平均能達到90 N·m 左右，這樣算下來人能使出的力是180 N。查詢技術手冊得出M8 螺釘的緊固扭矩范圍10.3 N·m，通過公式得出手柄的半徑應不小于5.5÷180=0.03 m。因此特設計固定手柄尺寸為35.0 mm 便于手動扭緊鎖緊裝置，而該處原來固定螺絲是M8×1.25 mm 的普通外六角螺絲，故固定手柄也采用M8×1.25 mm 的普通螺紋進行固定。實際調整完成在方便進行鎖緊操作的前提下，受機臺空間限制、固定螺釘實際位移量較小且手柄總長不能突出通道端面太多，以免影響到原機其他部位的調整，故手柄設計總長為90.0 mm，螺釘螺紋總長為40.0 mm。固定手柄螺釘的選材則參考同類型固定手柄螺釘的設計材料采用45#鋼作為加工材料，主要因其抗壓能力較好，加工方便，應用廣泛，各項性能均符合設計要求。其尺寸參數如圖6 所示。

圖6 固定手柄螺釘設計

3.3 調節桿設計

依據設計改進方案，調節桿是用來牽引導軌內的滑塊從而實現調節板的前后水平位移，因此調節桿的螺桿長度要符合日常調整需求。考慮到日常調整中，調節板的調整位移量較小，一般總調整行程為10.0 mm 左右，在實際調整過程中一般均是進行微調，具體調整位移量較小。因此調節桿細牙M10 螺紋的總長度為20.00 mm，螺距1.0 mm，比較符合日常調整需求。因實際運用中調節桿對于活動滑塊的牽引力較小，因此在調節桿上與固定座配合處設有長度12.0 mm、深度1.0 mm 的階梯槽來對調節桿的位置進行限位固定。調節桿整體設計在保證實用性與布局合理的前提下設計手柄尺寸為直徑35.0 mm，桿直徑12.0 mm，總長度為104.0 mm。這樣就避免了手柄尺寸過長突出第一提升通道側面過多，導致結構布局不合理或者調節桿的調節行程盈余不符合實際。調節桿的具體尺寸參數如圖7 所示。

圖7 調節桿設計

3.4 固定座設計

考慮到調節桿在調節過程中能夠被精準有效地限位，因此對應設計與之相配合的固定座來對調節螺桿進行固定和保證牽引滑塊時有水平方向的引導力。固定座選取兩塊夾緊形成包裹的夾緊塊將調節桿進行夾緊式固定，同時方便了安裝與拆卸。其一端在內側與第一提升通道板架導軌相貼合，故設計有長30.0 mm、寬12.0 mm、高5.0 mm 的凸臺與滑塊導軌緊密配合，從而保證固定座的位置精度，這樣就可以認為調節桿對于滑塊的牽引力是水平且均勻的。另一端在外側通過固定座螺釘與之連接將調節螺桿夾緊并固定在板架上，兩塊固定座中心孔徑為10.0 mm，與調節桿相匹配，因實際調整運用中調節桿對于固定座的作用力不大，參考常用同類型固定座的設計，所以在固定座上下各取兩直徑為6.0 mm 的孔徑，通過上下各一顆M5 的固定螺釘固定在第一提升裝置側板上，固定強度足夠。這樣設計可以保證固定后的穩定性，整體上固定座的總裝配尺寸和安裝位置對原機結構影響較小，其具體尺寸參數如圖8 所示。

圖8 固定座設計

3.5 絲桿調整裝置的材料選取和表面處理

考慮到實際運用中，活動滑塊與固定板架導軌的配合精度對于調整精度的影響較大，因此滑塊與導軌配合的各端面必須具備一定的強度，且耐磨性能良好，這樣才能保證滑塊不變形，進而保證活動滑塊在調整過程中與導軌配合緊密。綜合考慮調節桿、活動滑塊、固定座、固定手柄螺釘等對于耐磨性、抗變形能力的各項要求，選取45 號鋼作為絲桿調整裝置的選料。45 號鋼抗壓能力好、強度高、加工方便。同時，為了防止絲桿調整裝置生銹，對所有加工件表面都進行了發黑處理，以達到防銹的目的。

3.6 絲桿調整裝置組裝

將上述零部件按圖9 進行組裝，形成整套絲桿調整裝置。

圖9 調整裝置組裝

3.7 絲桿調整裝置安裝位置

絲桿調整裝置安裝在YB95A 型條盒透明紙包裝機第一提升通道調節板內外兩側的固定支架上，用于第一提升通道調節板的調整（圖10）。

圖10 調整裝置安裝實物

4 實施效果

調整裝置設計實施安裝后，缺陷條外透明紙條煙大幅度下降、維修調整時間大幅度減少，設備有效作業率也有穩步提高，達到了預期效果。

4.1 煙條質量缺陷統計對比

統計2019 年1—6 月（改進后）與2018 年7—12 月（改進前）在線檢驗存在拉帶錯牙、包裹不良缺陷的條數，并進行對比（表4）。

表4 機組條透煙缺陷統計分析 條

從表4 可以看出：2018年7—12 月，4 臺ZB45 型包裝機組共產生缺陷條透煙數量為157 條，每月平均26.2 條；2019 年1—6 月，4 臺ZB45 型包裝機組共產生缺陷條透煙數量為75 條，平均12.5 條/月。每臺設備平均3條/月。

4.2 第一提升通道調整耗時統計對比

統計2019 年1—6 月與2018 年7—12 月設備第一提升通道調整耗時，并進行對比（表5）。

表5 設備故障時間統計min

從表5 可以看出：2018 年7—12 月，4 臺ZB45 型包裝機組設備第一提升通道調整總耗時為1310 min，每月平均218 min，每臺設備平均54.5 min/月。2019 年1—6 月，4 臺ZB45 型包裝機組設備第一提升通道調整總耗時為99 min，每月平均16.5 min，每臺設備平均4.1 min/月。結合每臺設備每個月換牌2 次的運行記錄，得出每次調整時間平均為2 min。

4.3 第一提升通道調節板調整頻次統計

2019 年1—6 月，YB95A 型條透機外透明紙第一提升通道調節板調整頻次見表6。

表6 第一提升通道調節板調整頻次統計 次

從表6 可以看出：2019 年1—6 月，4 臺ZB45 包裝機組設備第一提升通道調節板調整頻次總計48 次，每月平均8 次，每臺設備平均2 次。結合每臺設備每個月換牌2 次的運行記錄，得出返工率為0。

5 結論

研制YB95A 型條外透透明紙包裝機第一頂升通道調節板調整裝置，提高了調節板部位的調整便利性，確保了調節板的調整精度，提高調整效率，使其能夠適用于日常生產中緊急維修情況下的調整，避免了因重復多次調整造成的煙條不合格。同時減少了維修時間，從而提高了設備有效作業率，在提質降耗和提高設備有效作業率方面均取得了較為突出的成績。

條外透透明紙包裝機第一頂升通道調節板調整裝置經過運行驗證后，已在包括公司其他煙廠的同類機臺推廣使用，并于2020年8 月18 日獲國家實用新型專利（專利號ZL201922038904.4）。