YB65包裝機防擠煙裝置的設計

查胡杰

（安徽中煙工業有限責任公司滁州卷煙廠，安徽滁州 239000）

0 引言

YB65硬盒條包裝機，由于其結構合理、有效作業率較高等性能，在卷煙包裝行業中應用較為廣泛。但是由于受多種因素的影響，YB65條盒包裝機偶有煙包擠壞、設備的相關部件損壞等現象，進而造成小盒煙包外形不方正等質量問題。通過多次試驗和分析并驗證，從經濟效益、可行性、易于操作及實際效果等方面進行了多方案比較，選擇了較優的方案，實現了目標。

1 煙包輸入通道工作原理

圖1是本機煙包輸入通道的結構圖[1-3]。其由連接板1、擋板2、毛刷4、滑動頂板8等組成，其主要功用是將來自上游機的煙包排列成條狀。通道的連接板1與擋板2通過螺釘固定在機器的通道底板7上，并形成了通道的兩側導軌，其間距是煙包長度加1 mm，保證煙包以準確的位置進入。連接板1與上游機的輸出轉盤直接連接，并作為上游機輸出端的導板，使煙包從輸出轉盤輸出后順著連接板可順利地進入本機的輸入通道。在通道頂部裝有毛刷4，刷子上的毛與通道成夾角，其夾角方向與煙包進入通道方向一致，并且毛刷還給輸入的雙層煙包上部以一定的壓力，使煙包在通道中運行時能保持準確的位置。因此，通道內的高度（即毛刷底面與通道底板的上平面間的距離）是煙包厚度X減去3 mm。通道中的滑動頂板8可提升，并帶著毛刷軸6轉動，其功用是當通道內發生煙包變形使通道堵塞時，提升并轉動滑動頂板后，可用手取出通道內的變形煙包。在滑動頂板被提升時，接近開關5會發出信號，機器便停止工作。滑動頂板工作位置的定位，是由鋼球嵌入滑動頂板上的槽內，并由磁鐵3吸住滑動頂板來保證的。

圖1 煙包輸入通道結構圖

2 推煙板裝置結構

YB65條盒包裝機條盒成形部件推煙板的工作原理如圖2[1-3]所示。

圖2 YB65推煙板原理圖

設備運行時，盤狀凸輪12隨之轉動，其中左側面上的凸輪曲線帶動由槽體1與過載保護桿3組合的搖桿體，搖桿體帶動連接桿6和套7，套7再帶動推板體做前進后退的往復動作，從而將煙包向前推送。而為了防止推板體在向前將煙包推進時碰到煙包輸送通道內受各種因素而引起阻塞，進而損壞各傳動零部件及盤狀凸輪12，所以將槽1與過載保護桿3設計成組合結構。過載保護桿3裝在槽體1的槽內，過載保護桿3下端通過銷軸與槽體1相連接，而槽體1上設計有內孔，其內孔里裝有過載保護鋼球5，由于彈簧板4的彈性壓力，將過載保護鋼球5壓在過載保護桿3的內孔孔口的外表面，使過載保護桿3和槽體1成為一個整體；當設備處于正常運行狀態時，在盤狀凸輪12的帶動下，由過載保護桿3和槽體1組合而成的搖桿會帶動連桿，從而使推煙板產生前后往復的推煙及返回動作；如果出現煙包輸送通道內煙包發生阻塞的情況，推煙板在向前推送過程中受到阻礙而不能繼續向前推進，但盤狀凸輪還在繼續運轉，這樣過載保護桿3和槽體1的運動就斷開，即過載保護鋼球5從槽體一的內孔孔口處克服彈簧的彈力跳出孔口，使過載保護桿3和槽體1的組合分離，其運動自然脫開，盤狀凸輪12帶動槽體1繼續運動，而過載保護桿3卻不能繼續推煙運動。同時當過載保護桿3和槽體1相脫開時，過載保護開關8發出信號，使設備停止運行，從而對相關傳動部件起到過載保護的作用。

3 原結構的不足分析

在生產過程中，操作工自檢時偶有發現透明小包正面左上角有變形較小的小盒煙包流入下一道工序。在2020年4月—2021年3月期間，對五號ZB45機組在輪保期間人為做實驗，當小包左上角小擠壓變形（變形尺寸為1.9～2.9 mm）的YB65未檢出擠煙情況如表1所示。

表1 YB65未檢出小尺寸變形的產品統計表

從表1可以看出，YB65推板過載離合器設計不能完全檢測出小尺寸變形的受擠壓煙包,為確保產品質量，杜絕變形量較小的產品進入下一道工序，需要改造推煙板過載保護或設計預防YB65煙包拐皺裝置。

4 改進方案

1）對原結構做局部的改變，使過載保護機構能夠檢測出變形較小的小盒：根據原YB65條盒包裝機推板機構要求，為保證推板將成型通道的條煙推送到YB95第一提升通道，將推板組件中的連桿部件設計為彈簧板、鋼球、壓板帶孔的從動桿，其中彈簧板尺寸為92 mm×25 mm×2 mm,鋼球直徑為12 mm，孔直徑為8 mm，這樣設計后正常工作時能夠準確地檢測出小盒寬度方向變形大于3 mm的缺陷產品。

為了能夠檢測出小盒寬度方向變形小于3 mm的缺陷產品，首先改變過載保護裝置的結構觀察效果如何，如果要求過載保護機構能夠檢測小盒寬度方向變形小于3 mm的缺陷產品，就需要在小盒有微小變形時過載時啟動保護機構，而過載保護機構啟動的先決條件是，有足夠的阻力使圖2中的過載保護桿3通過過載保護鋼球克服彈簧板的彈力，使過載保護鋼球跳出過載保護桿內孔。基于這樣的原理，先改變彈簧板尺寸，降低過載保護桿克服彈簧板需要的阻力。改變彈簧板尺寸有改大和改小兩個方向，由于彈簧板尺寸改大的話，會增加過載保護桿克服彈簧板彈力，與要求相反，所以舍去該方向；而改小彈簧板尺寸有多種方式，可以從厚度上進行改小，2020年10月—12月通過五號機組在輪保期間做實驗，得出的統計數據如表2所示。

表2 改小彈簧板厚度對比表

從表2可以看出，通過減小彈簧板厚度并不能有效避免小盒寬度方向變形小于3 mm的缺陷產品，所以減小彈簧板厚度的方案不可行。

改小彈簧板尺寸有多種方式中，可以從寬度上進行改小，2021年4月—5月通過五號機組在輪保期間做實驗，得出的統計數據如表3所示。

表3 改小彈簧板寬度對比表

從表3可以看出，通過減小彈簧板寬度并不能有效避免小盒寬度方向變形小于3 mm的缺陷產品，所以減小彈簧板寬度的方案不可行。

改小彈簧板尺寸有多種方式中，可以從長度上進行改小，2021年6月—7月通過五號機組在輪保期間做實驗，得出的統計數據如表4所示。

表4 改小彈簧板長度對比表

從表4可以看出，通過減小彈簧板長度并不能有效避免小盒寬度方向變形小于3 mm的缺陷產品，所以減小彈簧板長度的方案不可行。

2）由于改造過載保護裝置的彈簧板不能達到預定目標，所以針對YB65設備設計的對微小的煙包擠皺質量缺陷不能夠完全避免這個問題，結合現階段設備未能夠準確檢測出小盒變形小于3 mm的產品，為了有效防范YB65擠煙風險并防止不合格品流入下一道工序，綜合考慮后有4個可供選擇的備選措施，如表5所示。

表5 改造方案對比

根據表5的分析對比，綜合考慮各方因素，最終選擇方案3（自行研發預警剔除裝置）為最優方案。

5 方案實施

1）設計傳感器安裝位置。

光纖傳感器用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質，有一系列獨特的優點：電絕緣性能好、抗電磁干擾能力強、非侵入性、高靈敏度、便于與計算機聯接。

反射式光纖位移傳感器的工作原理是：采用兩束多模光纖，一端合并組成光纖探頭，另一端分為兩束，分別作為接收光纖和光源光纖。當光發射器發生的紅外光，經光源光纖照射至反射體，被反射的光經接收光纖，傳至光電轉換元件并將接收到的光信號轉換為電信號。其輸出的光強與反射體距光纖探頭的距離之間存在一定的函數關系，所以可通過對光強的檢測得到位移量，可以在YB55雙推推板運行到最前端時準確檢測出YB65煙包通道最右側煙包到側擋板的距離。

根據YB55雙推工作時序，當雙推推板向前運動到最前端時，YB65煙包通道中最右側的兩包要求到達右側擋板。仔細分析后確定，在YB65側擋板上層小盒對應位置安裝傳感器最有效，能夠準確檢測小包能不能準確到位。在YB65側擋板上層小盒對應位置安裝傳感器如圖3及實物圖4[4-5]所示。

圖3 傳感器安裝圖

圖4 傳感器安裝實物圖

2）光纖檢測器安裝位置。

a.選擇傳感器。光纖傳感器有電絕緣性能好、抗電磁干擾能力強、非侵入性、高靈敏度、便于與計算機聯接等一系列獨特的優點，安裝后可以實現距離調節范圍1～6 mm。

b.參數調試。通過參數調整，找出最佳參數，使之能夠識別YB55雙推推板推送到YB65而不能夠到位的煙包。要考察的指標為：設備運行過程中，對輸入到YB65輸入通道的小盒煙包距離的識別準確率。再確定試驗參數，即最大距離A、最小距離B，如表6所示。

表6 最大距離即最小距離識別統計表

確定最佳相位檢測角度如表7所示。

表7 最佳相位檢測角度對比表

6 效果檢查

采取調整YB55雙推推板位置，模擬小盒煙包不到位情況，利用保養時間在五號ZB45機組驗證效果。2021年8月16日—20日進行驗證分兩組進行，驗證數據如表8所示。

表8 改造后驗證統計表

識別剔除裝置投入使用后，小組于2021年9月— 2021年10月，對所研發的識別剔除裝置的運行情況進行跟蹤。經過跟蹤發現，在此期間，識別剔除率為100%，改造成果進一步得到驗證。杜絕不合格品流入下道工序的質量隱患，確保了產品質量。對所研發的識別剔除裝置的運行情況進行跟蹤，在2021年10月—11月。在YB55推板故障時，由于是基于先行發現產品輸送過程中存在的潛在故障，能夠早發現，而不是產品出現故障后停機，這樣就使得YB65設備能夠更加正常地運行，確保了設備的效率。自2021年8月安裝到五號機組后，YB65推板從未出現擠煙變形情況，更有效地保護了設備，節約更換及維修設備的成本，同時節約了更換推板時間，提高了設備生產效率。

7 結語

1）研發YB65擠煙預警剔除裝置，杜絕不合格品流入下道工序，對部分環節進行標準化，實現效率、質量雙提升。

2）該方案能夠提前預判故障的發生，且有停機控制裝置，所以該設計避免了推板等相關設備組件的損壞和更換，也減少不合格品的產出，控本降耗。

3）解決了ZB45機組YB65擠煙小盒寬度方向變形小于3 mm的缺陷產品的問題，節約了人力和時間，同時提高設備的穩定性。