YF71 輔料供給站拼接膠帶壓紙輥裝置的設計及應用

萬云會 黃長斌 茍世祥 王立治 薛廷燦

（ 紅塔煙草（ 集團）有限責任公司昭通卷煙廠，云南 昭通657000）

ZJ116 卷煙機是國產超高速卷煙機中的主力機型，市場占有率較高。YF71 輔料供給站的主要作用是為了給ZJ116 卷煙機連續自動地提供卷煙紙和水松紙，YF71 的卷煙紙更換機作為卷煙紙自動拼接和更換的裝置，每十分鐘拼接更換一次卷煙紙，對ZJ116 卷接機組高效生產有極重要的作用。近年來，在實際生產過程中，行業內ZJ116 卷接機組出現一個普遍性的問題：YF71 輔料供給站的拼接膠帶不能在預定的位置進行粘貼，從而影響卷煙紙和水松紙的正常拼接[1]。于是通過對YF71 輔料供給站膠帶拼接裝置進行了研究，希望能使拼接膠帶在預定的位置進行粘貼，解決卷煙紙和水松紙拼接位置偏移的問題。

1 問題分析

1.1 膠帶拼接原理簡介

根據ZJ116 卷接機組設備操作手冊要求規定，YF71 卷煙紙更換機必須保證卷煙紙和水松紙的正常拼接，使上部卷煙紙和下部卷煙紙得以自動更換。為保證良好的拼接質量，拼接機構執行拼接動作時，膠帶片末端應位于拼接輪和拼接輪的壓線相切位置。通過設備原理分析，拼接膠帶卷在進給輪的作用下，輸送時容易產生打滑現象，導致膠帶片在輸送時發生位置偏移，甚至常常將膠帶紙上的定位方形孔撕裂，使膠帶片與刀片凸臺的同步位置偏移，造成膠帶片在刀片上的位置過高，接紙失敗，或直接造成刀架取不到粘接片。因此，保證膠帶紙粘接片的位置正確是卷煙紙和水松紙能否正常拼接的關鍵。

1.2 原因分析

通過研究發現，ZJ116 卷煙機拼接失敗的故障原因是由于拼接膠帶壓緊力不足導致摩擦力小，采用適應不同機型的壓紙輥裝置[2]后的膠帶偏移量明顯減少，通過試驗測量，按照分析所需求的膠帶偏移值最好控制在0.7mm 以下。因此，決定設計一種ZJ116 卷煙機YF71 輔料供給站的壓紙輥裝置，增大拼接膠帶的摩擦力，減小拼接膠帶發生的位置偏移。

2 設計方案

設計思路以“分合裝置控制施力裝置帶動壓紙輥”解決膠帶紙位置偏移問題。壓紙輥裝置的設計由壓紙輥組件、氣動控制組件和安裝基座三個部分（如圖1 所示）。通過杠桿氣缸帶動壓紙輥支架動作使壓紙輥壓緊，轉動換向閥氣缸縮回，壓紙輥松開。

圖1 膠帶拼接裝置壓紙輥裝配圖

2.1 壓紙輥組件設計

2.1.1 壓紙輥增大膠帶紙運行時的摩擦力，輔助送紙輥帶動膠帶紙運行。查找材料性能表，滿足上述條件的是聚氨酯。

2.1.2 壓紙輥的作用位置需要在膠帶紙定位方形孔的兩側，且離定位方形孔約3mm。為了確定壓緊效果最佳，利用了DOE試驗進行壓紙輥尺寸的優選，最終確定外圈直徑32mm，內圈直徑20mm，厚度12mm 的雙壓紙輥工作模式。

2.1.3 壓紙輥工作時只承受徑向載荷，壓紙輥的內徑為20mm，確定軸承外徑為20mm，因此選擇型號為619/9-2RS 的深溝球軸承。

2.1.4 設計“T”形壓紙輥支架（如圖4 所示），由一個長條型主支架和一支壓紙輥輔助架組成。通過Logistic 回歸實驗設，計壓紙輥支架長度為65mm，寬度為12mm ，厚度為10mm，材料選用40Cr 鋼。

2.1.5 通過黃金分割法實驗確定壓紙輥與垂直面的夾角為34.4°時膠帶偏移量最小，膠帶輸送情況良好，兩個壓紙輥安裝時采用螺栓連接。

2.2 氣動控制組件設計

控制氣路是氣壓作用式壓紙輥裝置的核心控制部件，利用氣缸、換向閥、調壓閥等氣動控制組件實現控制氣路功能設計[3]。

2.2.1 為了持續有效的對拼接膠帶施加均衡的壓力，使膠帶偏移量控制在0.7mm 以內。由正交試驗優選出氣缸的行程為20mm 、夾持力為25Kgf 、壓臂夾角為67°。

2.2.2 選用ALC32 杠桿氣缸既符合氣缸的參數又滿足空間要求，選用AR2000作為調壓閥，SV-55-M5-BB（0-8bar）作為手動換向閥，流量控制采用節流閥。

2.2.3 用φ6mm 高壓氣管從YF71 輔料供給站壓縮空氣總氣源處接常通氣流到壓紙輥氣路,加裝調壓閥，控制氣流大小，接頭選用直通快接頭連接。

2.2.4 經現場測量，確定杠桿氣缸的安裝位置在膠帶拼接機構的操作面板上，距離送紙輥中心的水平位置150mm、垂直位置12mm 處。

圖2 壓紙輥零件圖

2.3 壓紙輥底座設計

壓紙輥底座由一塊U 型板和一塊平直板焊接而成（如圖3 所示），平直板位于U型板端部，寬度與U 型板寬度相等，用于安裝氣動控制組件及壓紙輥。

2.3.1 平直板略長于杠桿氣缸的寬度，長度為92mm，寬度為100mm，厚度為3mm的304 不銹鋼，通孔尺寸為φ7mm×4。

2.3.2 選定U 型板長度為156mm，寬度為100mm，厚度為3mm 的304 不銹鋼，與底座連接的小通孔為φ7mm×2，換向閥旋鈕孔的孔為φ15mm。

2.3.3 壓紙輥裝置底座的安裝位置距離送紙輥中心的水平位置220mm、垂直位置170mm 處，利用操作面板上現有的螺紋孔安裝。

圖3 壓紙輥裝置底座零件圖

3 繪制圖紙

如圖2、圖3 和圖4 所示，分別是壓紙輥零件圖、壓紙輥裝置底座零件圖和壓紙輥支架裝配圖，設計完成后，委托外協機械廠加工完成。

圖4 壓紙輥支架裝配圖

4 應用效果對比

YF71 輔料供給站安裝壓紙輥裝置前、后拼接膠帶紙撕裂偏移情況如圖5 所示：

圖5 安裝拼接膠帶壓紙輥裝置前后效果對比圖

YF71 輔料供給站使用膠帶壓紙輥裝置后，膠帶紙上的定位方形孔無撕裂現象，粘接片與刀片凸臺的位置同步，粘接片準確的在預定位置取下附于刀片凸臺上，YF71 輔料供給站拼接膠帶輸送更準確，卷煙紙和水松紙的拼接接頭更牢固，解決了國產超高速卷接設備亟待解決的關鍵性問題。

結束語

自主研制的YF71 輔料供給站拼接膠帶壓紙輥裝置，有效解決了ZJ116 國產超高速卷煙機接裝紙和水松紙拼接膠帶在預定的位置進行粘貼拼接的問題，在煙草行業ZJ116 卷接機組上屬于首創，在同類卷煙設備上具有較好的推廣價值。把該壓紙輥裝置應用到YF71 輔料供給站上的水松紙自動更換機上，也可以解決水松紙拼接膠帶位置偏移問題。