YB55型包裝機提升疊包裝置改進

戚金周，張 坤

（河南中煙黃金葉生產制造中心，河南鄭州 450000）

0 前言

ZB45硬盒硬條包裝機組引進意大利GD公司技術，其中YB55型盒外透明紙包裝機是在合格小盒煙包外層裹包一層透明紙，使之密封、防潮，延長卷煙存放周期和美化外觀，提高產品附加值的專用設備。由于提升疊包裝置本身的設計思路，運行過程中出現透明紙頂底折角不良及上下兩包粘連的問題。

1 YB55包裝機疊包裝置結構原理

YB55包裝機疊包裝置由軸，導向塊，叉形桿，頂升板，固定板，疊包架，扭簧，活動塊，擋板等部件組成。軸旋轉帶動凸輪轉動，當凸輪趨向升程時，在凸輪槽內滾輪帶動叉形桿并在法蘭套和導向塊的作用下向上作直線運動，使煙包在叉形桿上端頂升板作用下自下向上運動，煙包兩端的上翼透明紙遇到疊包架外側平面被向下折疊，煙包繼續向上運動，在活動塊的作用下被夾持托住；當凸輪趨向降程時，推板向下運動，后一煙包隨推板向上運動，并堆疊在上一煙包下面，這時，兩煙包都已完成了透明紙包裹的全部折疊和疊包，輸出轉盤上的推煙器將雙煙包推到熱封裝置進行煙包頂底的透明紙熱封。

2 存在問題及原因分析

2.1 設計問題

由疊包裝置的傳動方式和工作原理可以看出，頂桿帶動煙包每向上運動一次，煙包都要觸及前后活動塊一次，為完成煙包的正確提升，又要保證折疊透明紙形狀，煙包每次觸及前后活動塊都要克服扭簧的壓力。當煙包提升板運動到向上的極限位置時，煙包下表面高出活動塊上表面，這時煙包提升板開始向下運動，煙包活動塊在扭簧彈力作用下自動復位，提升到位的煙包被前后活動塊托住，不會隨提升板下降。

活動擋塊的復位功能依賴扭簧的壓力實現，扭簧的水平壓臂完成活動擋塊的往復擺動功能，受結構所限，扭簧壓臂與活動擋塊背面存在滑動摩擦，扭簧高頻次運動極易造成扭簧水平壓臂的磨損甚至疲勞斷毀，活動擋塊背面也隨之急劇磨損，導致有時無法正常歸位；隨著活動擋塊高頻率長時間運動，煙包的沖擊力超過扭簧的疲勞極限，也會造成扭簧的兩條受力臂磨損甚至疲勞斷毀。結構設計缺陷是導致小盒頂部和底部的透明紙產生折疊不良、上下兩包粘連的原因。改造前疊包裝置結構見圖1。

圖1 改進前疊包裝置結構

2.2 設計缺陷造成的影響

（1）受扭簧的安裝方式和兩條力臂彈力的共同影響，里外煙包活動塊折疊架與扭簧兩條力臂接觸位置，分別磨損出兩條較深的溝槽，這種不可修復的損傷，既影響了煙包質量，也增加了設備維修工作量。

（2）零件磨損后影響扭簧的定位，煙包活動塊不能準確復位，活動塊托不住已裹包好透明紙的煙包，煙包在自身重力作用下，隨煙包頂升桿下降，折疊好的透明紙被刮蹭脫位，與后續煙包的透明紙相重疊，經過烙鐵熱封后便會形成透明紙粘連，造成連包。

（3）粘連的煙包進入美容裝置之前，堆疊在一起的煙包必須被美容器分煙裝置正確分離才能順利進入美容器。煙包粘連在一起，分煙器分不開，易堵煙，故障停機次數增加，造成設備效率下降。

（4）個別輕微粘連折疊不良的煙包隨調頭轉輪旋轉輸送經過剔除站位不能被正確檢出剔除，經輸出推桿推出轉輪，通過煙包美容器進入下道包裝工序將嚴重影響產品質量。

3 改進設計與驗證

3.1 改進方案

（1）方案1。增加彈簧片，改善扭簧與活動擋塊的接觸狀況。分析扭力彈簧安裝方式和著力點，在扭簧連線處加裝1個質地較硬的彈簧片，彈簧片與擋塊變為面接觸以減少磨損，方案實施時發現加裝彈簧片較困難且不好固定，并且改進后依然存在滑動摩擦，只減緩了磨損速度。

（2）方案2。用圓柱形壓縮彈簧替代扭簧，消除彈簧與活動擋板間的滑動摩擦。選用圓柱型壓縮彈簧代替原來的扭力彈簧，使活動塊的每次擺動，只是壓簧的壓縮量在變化，在不改變疊包裝置煙包活動塊結構、功用的前提下，消除彈簧與活動擋塊之間的滑動摩擦，煙包活動塊受力更均勻，彈簧更易接受來自煙包頂底的沖擊，沖擊力減小，彈簧不易磨損和斷裂，使用壽命延長。另外，煙包活動塊也不會因彈簧的反作用力而造成磨損。對比分析方案2在結構上更能有效改善原設計中的結構缺陷。

3.2 改進驗證

在不改變活動塊結構和功用的前提下，去除原機構中扭簧和相應的銷軸，改為圓柱型壓縮彈簧。由于無法測量活動擋塊在煙包頂升時的壓力及彈簧的回復力，用實驗驗證選用彈簧是否能滿足改進方案的需要。先裝一個壓簧，設備低速運行效果良好，高速運行時活動塊受煙包的沖擊過大，向里擺動幅度過大引起壓簧脫落。加裝2個壓簧后，設備全速運行時壓簧偶有脫落；加裝3個壓簧后，設備試驗全速長期運行未出現壓簧脫落問題。

圖2所示為改進后疊包裝置，在疊包裝置的前后折疊架上部內側以及對應的活動擋塊上分別設計6個圓柱形定位孔，然后將相適宜規格的壓簧安放在定位孔中，利用壓簧的彈力支撐活動擋塊。

改進后的結構一方面可以使活動擋塊自由擺動，保證疊包裝置的正常功能；另一方面可以免除彈簧與活動擋塊之間的損傷性摩擦，延長彈簧和活動擋塊的使用壽命。有效避免疊包裝置異常所引發的透明紙折疊不良或透明紙煙包粘連等質量問題。

4 改進實施

4.1 彈簧選型

煙包長度87.5 mm，疊包裝置前后煙包活動塊之間的距離（在彈簧自由狀態下）為81.5 mm，這時的活動塊內表面高出前后擋板內表面3 mm；工作狀態即當煙包隨提升桿向上運動時，煙包頂面和底面將活動塊向兩邊推開，活動塊與上方擋塊內表面處于同一平面，為滿足使用要求，彈簧應有3 mm的變形，所受載荷為動載荷。考慮彈簧的定位方式，安裝位置的限定等因素，經計算查表選用直徑0.4 mm的碳素彈簧鋼絲纏繞，自由高度11 mm，有效圈數11圈，彈簧為外徑5.2 mm，內徑4.4 mm的圓柱型壓縮彈簧。

4.2 彈簧安裝與定位

拆除原疊包裝置扭簧，螺釘，解體后在折疊架上方內側依中心均衡設計加工3個直徑6 mm，深3 mm的圓柱形定位孔，活動擋塊旋轉軸側平面對應位置設計相同尺寸的3個圓柱形定位孔。將選定的壓縮彈簧安裝在定位孔中，改造后疊包裝置如圖2所示。參照YB55包裝機組調試說明書，安裝調試改造后的疊包裝置，使之滿足設備運行要求。

圖2 改進后疊包裝置結構

5 改進效果

提升疊包裝置經過改進后，實際生產中活動擋塊不再磨損無需更換，當壓簧疲勞到一定程度需要更換時，無需拆掉銷軸，斷簧取出放入新壓簧即可，安裝調整方便，維修周期從3個月延長至12個月，設備有效作業率從85.36%提高到88.57%，產品合格率從98.32%提高至99.78%，解決了透明紙折疊不良或透明紙煙包粘連等質量問題。