ZB45二號輪鋁箔紙內側兩角折疊改進

曾京威，陳華，楊猛

ZB45二號輪鋁箔紙內側兩角折疊改進

曾京威，陳華，楊猛

（紅云紅河集團昆明卷煙廠，云南 昆明 650032）

GDX2/ZB45細支煙包裝機組在生產過程中偶有鋁箔紙兩端皺褶的煙包出現，嚴重影響產品質量。為了解決這一問題，對鋁箔紙在二號輪模盒內的折疊過程進行觀察分析，發現鋁箔紙兩端皺褶是二號輪模盒的深度尺寸和內側兩角折疊塊的幾何形狀共同導致的，并對二號輪模盒深度和鋁箔紙折疊塊的幾何形狀進行改進，有效解決了鋁箔紙兩端皺褶問題。

二號輪；鋁箔紙；模盒；折疊塊

ZB45是意大利GD公司授權，上海煙草機械有限責任公司制造的硬盒卷煙包裝設備，設計生產速度每分鐘300包，其以自動化程度高、質量穩定、運行可靠等優點在卷煙生產企業得到廣泛應用。目前紅云紅河集團昆明卷煙廠有六組YB45小盒包裝機用于100 mm細支規格的卷煙包裝生產，在生產過程中發現偶有鋁箔紙兩端皺褶的煙包出現，如圖1所示，嚴重影響了產品質量。

圖1 鋁箔紙端部皺褶煙包

1 存在的問題

根據生產過程統計和質檢反饋，鋁箔紙皺褶缺陷煙包普遍存在于細支產品機組中，其中選取單組設備煙包頂端或底端鋁箔皺褶質量缺陷統計如表1所示。

表1 1機組鋁箔紙頂端或底端質量缺陷統計表（2019-06）（單位：包）

一周二周三周四周 頂端皺褶41374855 底端皺褶33344032 兩端皺褶913127

根據設備運行原理和過程觀察，煙包鋁箔紙兩端皺褶是在二號輪鋁箔紙折疊過程中產生的，有必要對煙包鋁箔紙兩端皺褶的原因做進一步分析。

2 鋁箔紙折疊過程分析

鋁箔紙在二號輪折疊過程如圖2所示，鋁箔紙按工藝要求裁切成定長紙塊經二號輪與一號輪中間，下落至到位基準。隨后，一號輪推煙板與二號輪隨動接煙板夾持煙支組和鋁箔紙塊，進入二號輪右側水平工位夾煙包模盒中進行內襯紙即鋁箔紙包裝。具體包裝折疊過程為：在A工位通過內外兩個折疊塊旋轉90°完成內側（無搭口側）兩角折疊，在B工位通過側長邊折疊器完成長邊1折疊，在C工位通過二號輪內圓結構完成長邊2折疊，在D工位通過內外兩個折疊塊旋轉90°完成外側（搭口側）兩角折疊，在E工位完成頂端和底端兩端折疊后送入三號輪。

圖2 鋁箔紙在二號輪折疊過程

在生產運行過程中，經過實際跟蹤觀察發現，鋁箔紙兩端產生皺褶的位置是在B工位之前，即在A工位進行內側兩角折疊過程時，所以對A工位鋁箔紙內側兩角折疊過程中鋁箔紙兩端皺褶的原因進行進一步分析。

3 鋁箔紙兩端皺褶原因分析

結合設備工藝流程和結構分析，造成鋁箔紙兩端皺褶主要原因有以下幾部分。

3.1 煙支組和單張鋁箔紙由一號輪推入二號輪模盒時發生擠壓導致鋁箔紙彎曲變形

煙支組和單張鋁箔紙由一號輪推煙板與二號輪隨動接煙板夾持進入二號輪模盒，進入模盒后由于推煙板的推力作用和模盒的阻擋作用，對煙支組和鋁箔紙產生輕微擠壓，使煙支組排列發生輕微位移，從而導致鋁箔紙隨煙支組彎曲變形，如圖3所示。

圖3 擠壓導致鋁箔紙彎曲變形

3.2 鋁箔紙彎曲后折疊塊旋轉折疊時與鋁箔紙伸出面發生擦碰，產生皺褶

雖然鋁箔紙彎曲變形會隨著推煙板進入后退行程，煙支組回彈而減輕或消失，但是在工位A進行內側兩角折疊時推煙板還未進入后退行程，所以折疊塊進行旋轉折疊時會與鋁箔紙伸出面的彎曲部分發生擦碰甚至硬性折疊而形成皺褶，如圖4所示。

圖4 折疊塊與彎曲鋁箔紙擦碰示意圖

針對上述產生鋁箔紙皺褶的兩個原因，需進一步確定改進思路，制訂改進的對策和方案。

4 改進方案

4.1 二號輪模盒深度改進

根據鋁箔紙兩端產生皺褶的原因分析，二號輪模盒的阻擋和推煙板的推力對煙支組造成擠壓從而導致鋁箔紙彎曲變形。為了減輕推煙板的推力和二號輪模盒的阻擋對煙支組和鋁箔紙的擠壓作用力，采用對二號輪模盒的深度加深的對策，減輕或杜絕鋁箔紙彎曲變形。原機模盒深度為53.6 mm，現對合理的模盒深度進行計算。

由于煙支組在二號輪內分為兩排各10支排列，所以二號輪模盒深度取決于煙支的直徑。為使煙支組在進入二號輪模盒內時減輕相互擠壓，則模盒深度應該以煙支的平均直徑乘以煙支組橫向排列支數進行計算，同時要考慮到鋁箔紙的厚度。目前紅云紅河集團昆明卷煙廠100 mm規格細支煙支的圓周工藝標準為（17±0.2） mm，經長期統計，生產過程中煙支的平均圓周為16.9 mm。則煙支平均直徑：=/π= 16.9/3.14=5.38 mm，模盒深度=10+，其中為鋁箔紙厚度，測量得=0.1 mm，則=10×5.38+0.1=53.9 mm。經計算模盒理論深度為53.9 mm，比現用模盒深0.3 mm，改進后可有效減輕推煙板對煙支組的擠壓，減輕鋁箔紙彎曲變形。

4.2 折疊塊幾何形狀改進

經過設備工藝流程分析和生產過程中的實際跟蹤，由于在A工位處進行鋁箔紙內側兩角折疊時推煙板的推力造成鋁箔紙伸出模盒部分不平整，折疊塊旋轉折疊時若有鋁箔紙伸出平面位于折疊塊寬度以內就會與折疊塊發生擦碰，對擦碰處進行折疊形成皺褶。而在D工位處進行折疊時，由于沒有推煙板的推力作用，煙支組和鋁箔紙較為平整，不會發生擦碰而形成皺褶，另外鋁箔紙兩端產生皺褶的位置位于B工位之前，所以僅對A工位處的折疊塊進行改進即可。

4.2.1 折疊塊工作面理論寬度計算

根據折疊塊工作原理分析，工作面的寬度必須小于兩支煙支緊密排列的直徑，理論狀況下，煙支直徑應該取最小理論直徑，計算得：

min=min/π=16.8/3.14=5.35 mm

2min=5.35×2=10.7 mm

經查閱圖冊及實際測量，原機折疊塊的工作面寬度為9 mm，小于2min=10.7 mm，即原機折疊塊工作面寬度符合理論寬度要求，若再減小工作面寬度則會影響鋁箔紙內側兩角折疊效果，所以折疊塊工作面寬度無須改進。

4.2.2 折疊塊幾何形狀改進

雖然折疊塊工作面的寬度符合理論寬度要求，但在A工位折疊時由于推煙板作用，鋁箔紙伸出模盒部分有輕微變形，還會導致折疊塊與鋁箔紙擦碰折疊形成皺褶，所以有必要對折疊塊幾何形狀進行改進。

原機A工位鋁箔紙內側兩角折疊塊為一截面為梯形的幾何體，其工作面為一個16 mm×9 mm的矩形，如圖5所示。由于折疊塊工作面的棱邊為直角，所以與變形鋁箔紙擦碰時會硬性折疊而形成皺褶，根據機械設計經驗及相關設備結構組成參考，確定改進方案為將棱邊進行圓角處理。

圖5 原機折疊塊示意圖

在進行圓角處理時不能對鋁箔紙折疊效果產生影響，經測量折疊塊工作面的幾何形狀為16 mm×9 mm的矩形，其中有效折疊面為內側8 mm×9 mm，由于有效折疊面的作用是對鋁箔紙內側兩角進行折疊，所以此部分棱邊不用做半徑過大的圓角處理，外側8 mm×9 mm作用為保持鋁箔紙形態不受折疊影響，皺褶基本是由此部分棱邊擦碰鋁箔紙折疊形成，所以此部分可以做適當半徑的圓角處理。

經測量，模盒深度加深后，鋁箔紙在A工位折疊時伸出二號輪模盒部分的變形量（即上下位移偏差）全部都小于0.4 mm，折疊塊工作面外側8 mm棱邊的圓角半徑取1 mm足夠使折疊塊順暢折疊，所以綜合采用對折疊塊工作面棱邊進行變半徑的圓角處理，具體方案為：內側8 mm棱邊圓角由0.1 mm過渡至0.2 mm，外側8 mm棱邊由0.2 mm過渡至1 mm，如圖6所示。

圖6 改進幾何形狀后折疊塊示意圖

改進后若鋁箔紙伸出二號輪模盒部分位于折疊塊工作面寬度以內，則伸出部分的鋁箔紙會隨圓角順暢滑動而不產生折疊形成皺褶。

圓角改進對鋁箔紙折疊影響如圖7所示。

圖7 圓角改進對鋁箔紙折疊影響

5 應用效果

將二號輪模盒深度加深為53.9 mm，同時對折疊塊工作面棱邊進行變半徑圓角改進后應用至紅云紅河集團昆明卷煙廠三組ZB45/GDX2細支包裝機組，如圖8所示。

圖8 改進后的模盒與折疊塊實際應用

對改進二號輪鋁箔紙折疊后的三組設備跟蹤觀察，改進后的模盒和內側兩角折疊系統運行穩定，無煙支組卡阻、鋁箔紙歪斜等現象。同時對煙包鋁箔紙兩端皺褶的缺陷數量進行統計，在三組設備改進后整個月的生產過程中進行鋁箔紙兩端皺褶的煙包缺陷數據統計如表2所示。

表2 改進后三組設備兩端鋁箔紙兩端皺褶統計（2019-08）（單位：包）

1#機組2#機組3#機組 頂端皺褶000 底端皺褶010 兩端皺褶000

由表2可以看出，1#機組和3#機組在改進后一個月的生產中均未出現鋁箔紙兩端皺褶的缺陷煙包，2#機組僅僅發現了1包鋁箔紙底端有皺褶缺陷的煙包，并且經過進一步分析發現該缺陷并不是設備原因導致，屬于偶發缺陷。

綜合生產統計數據和觀察情況，改進后的二號輪模盒和內側兩角折疊塊解決了生產中煙包內鋁箔紙兩端皺褶的質量缺陷，對產品質量提升和原輔材料消耗的下降有著十分重要的意義。

［1］陶良華.GDX2硬盒包裝機小盒商標紙吹風裝置的設計［J］.包裝與食品機械，2009，27（5）：138-142.

TS43

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.20.024

2095－6835（2019）20－0059－03

曾京威（1987—），男，碩士研究生，主要從事ZB45細支包裝設備操作工作。陳華（1973—），男，煙機設備維修技師，主要從事GDX2000及ZB45包裝設備維修工作。楊猛（1972—），男，煙機設備維修技師，主要從事GDX2000及ZB45包裝設備維修工作。

〔編輯：嚴麗琴〕