YB65 型硬條包裝機雙煙包同步翻轉機構設計

陳遠超，曾雄偉，盧曉波，李 昊，李 盼，湯 俊

（1.湖北中煙工業有限責任公司，湖北武漢 430040；2.湖北中煙工業有限責任公司武漢卷煙廠，湖北武漢 430040）

0 引言

煙草行業是我國國家稅收的重要來源，目前我國煙草行業發展迅猛，市場前景非常廣闊[1]。為應對激烈的市場競爭、適應新的消費形勢，實現煙草生產尤其是硬條包裝的自動化、柔性化生產是我國煙草行業持續高速發展亟待解決的關鍵問題[2]。

煙草包裝機械是煙草生產設備的重要組成部分，屬于煙草生產專用設備。其中YB65 型硬條包裝機是將10 盒煙包自動包裝成條的設備，一般僅能實現傳統2×5 的平式包裝，由此易造成卷煙銷售時陳列擺放不穩、消費者攜帶不便等問題[3-4]。當前，國內學者針對YB65 型硬條包裝機進行了深入研究，陸宇楨等[4]基于凸輪機構的往復式運動特征設計了一種小盒煙包翻轉裝置，將小盒煙包的包裝方式由2×5 平包改為1×10 立式包裝。羅文成等[5]通過改造硬盒包裝機的煙包翻轉機構，解決了小盒煙包透明紙拉線搭口位置互換的問題。楊本才等[6]利用空氣壓縮機對硬條包裝機的送紙通道進行了風力導紙改造，提高了條盒紙的輸送穩定性。鄧鐸等[7]設計了一種條盒紙長邊折疊動作同步檢查裝置，解決了條盒長邊包裝不良、折疊錯位等問題。李志勇等[8]設計了一種煙包翻轉系統，解決了小盒包裝機與條盒包裝機無法進行煙包輸送和對接等難題。

但是上述針對YB65 型硬條包裝機翻轉機構的研究大多數采用單包翻轉方式，包裝效率不高且為無動力翻轉，導致煙包在下一工序無法精確定位。為此，設計了一種雙煙包翻轉機構，將2×5 平包改為1×10 立式包裝，旨在解決雙煙包翻轉過程中的卡包問題，實現雙煙包的精確定位，提高硬條包裝生產效率。

1 硬條包裝生產線系統設計

某煙廠原有的煙草自動化包裝設備由YB55、YB65、YB95三臺設備組合而成，其中YB55 機是用于包裝煙包透明紙的包裝機，YB65 機是將10 盒煙包包裝成條的包裝機，YB95 機是包裝硬條外透明紙的包裝機，YB65 機和YB95 機的主動力均由YB55 機提供。該機組的整體布局呈L 形排布（圖1）。

圖1 標準煙草包裝設備分布

在標準煙草包裝機組中，YB65機由于采用單包翻轉方式，導致硬條包裝整線的包裝生產效率不高，且煙包在進入下一工序時的定位精度也難以保證。此外，為適應新的消費形勢、滿足卷煙市場個性化需求，需要將條包由標準的2×5 平包改成1×10 立包。因此，為盡可能減小對原機組的改動而達到新的包裝需求，擬增加一套雙包同步翻轉機構，將YB55 機輸出的兩包疊放煙包往側面翻立90°，再由推煙機構推入YB65 機，每次推送2 個立包，推送5次為一條。因此，整體機組由原來的L 形布局改成了“一”字形排布，YB65 機、YB95 機及雙包同步翻轉機構的主動力均由YB55 機提供，可以確保新增的雙包翻轉機構與整體機組運行同步，且實現翻轉煙包在下一工序的精確定位（圖2）。

圖2 新型煙草包裝設備分布

2 雙煙包同步翻轉機構設計

2.1 工作原理

雙煙包同步翻轉機構位于YB55 機之后、YB65 機之前，使原有YB55 機煙包透明紙包裝機輸出的小盒煙包翻轉90°后進入YB65 機輸入通道，實現硬條包1×10 的立式包裝（圖3）。

圖3 立式包裝方式示意

具體工作原理（圖4）：勾板帶在主、從動帶輪的驅動下間歇向前運動，當鉤板帶正好停住時，從YB55 包裝機輸出的煙包被推入鉤板帶中，然后鉤板帶繼續向前運動；旋轉體1 和2 環繞在勾板帶四周，形成螺旋的翻轉通道，煙包隨著鉤板帶的運動，進入翻轉通道，當煙包翻轉90°時，完成翻轉工序；當煙包隨著鉤板帶運動到有擋板的位置時，鉤板帶暫停運動，將兩包翻立90°的煙包推入YB65 型硬條盒包裝機；同時，另外兩包煙包被推入鉤板帶，至此，完成了雙煙包的翻轉工序。

圖4 雙煙包同步翻轉機構

2.2 機構組成

雙煙包同步翻轉機構主要由勾板帶、主動帶輪、從動帶輪、旋轉體1、旋轉體2、支撐架、長條擋板等部件組成（圖4）：鉤板帶兩端分別安裝在主、從動帶輪上，主、從動帶輪分別安裝在支座和扁軸支座上，支座和扁軸支座分別安裝在支撐架的兩端；旋轉體1 和旋轉體2 分別通過角鐵和長條擋板安裝在支撐架上，旋轉體1、旋轉體2 和長條擋板組成了雙煙包的螺旋翻轉通道。圖5 和圖6 分別是雙煙包同步翻轉機構的核心部件勾板帶和雙煙包螺旋翻轉結構。

圖5 勾板帶結構示意

圖6 雙煙包螺旋翻轉通道示意

2.3 機構特色

（1）雙煙包翻轉通道采用螺旋體設計，是所設計翻轉機構的最主要特色，該結構簡單、運行穩定。與常規螺旋方式不同，此次煙包翻轉為雙煙包同時翻轉，因此在設計螺旋體時考慮了雙煙包翻立過程中的錯位量，防止過大的錯位導致卡煙。在螺旋體的具體建模過程中，通過導入煙包在多個不同翻立狀態下的參考坐標設計螺旋曲面，再根據實際調試情況對設計的曲面進行修正，最終達到雙煙包的穩定翻立效果。

（2）鉤板之間的距離設計為煙包的長度，且鉤板帶作間歇運動，以實現煙包的精準定位，同時也避免了煙包在翻立過程中，雙煙包之間產生過多錯位，造成雙煙包無法翻立的后果。

（3）旋轉體1 與煙包的接觸面是根據煙包翻轉路徑設計的螺旋曲面，避免了對煙包表面造成剮蹭，破損煙包外觀。同時，旋轉體2 與旋轉體1 構成精確的雙煙包翻轉通道，可實現雙煙包翻轉過程的實時、精確控制，可有效防止雙煙包沿著旋轉體1 翻轉時煙包錯位過多，保證雙煙包翻轉動作順利完成（圖7）。

圖7 煙包翻轉過程示意

3 結束語

針對硬條盒包裝工藝要求設計了一種雙煙包同步翻轉機構，將YB55 包裝機輸出的小盒煙包翻轉90°后輸入YB65 包裝機，實現了煙包的立式包裝，解決了卷煙銷售時陳列擺放不穩、消費者攜帶不便等問題。該機構主要由鉤板帶和螺旋翻轉通道等部件構成，鉤板帶作間歇運動，實現了煙包的精準定位；螺旋翻轉通道根據煙包翻轉路徑設計，且考慮了雙煙包翻立的位錯量，實現了雙煙包翻轉過程的實時精確控制，同時避免了煙包表面剮蹭，保證煙包完整外觀。該機構結構簡單、易于控制，運行穩定，有效提高了硬條盒包裝生產效率，為后續煙草全自動化包裝提供技術參考。