ZB45B包裝機(jī)煙組剔除機(jī)構(gòu)的改進(jìn)

摘" 要：為解決ZB45B型包裝機(jī)在包裝5.4 mm×100 mm細(xì)支卷煙時(shí)因煙組剔除機(jī)構(gòu)不能完全剔除不合格煙支造成設(shè)備頻繁停機(jī)的問題，通過對(duì)設(shè)備不合格煙組剔除機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行分析，對(duì)煙支組第二推進(jìn)器推板、一號(hào)輪煙支夾緊片和一號(hào)輪推板甚至一號(hào)輪總成損壞的問題進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)擺臂和推桿的尺寸，使用滑動(dòng)軸承取代原關(guān)節(jié)軸承，提高不合格煙支組剔除成功率，避免由此導(dǎo)致的設(shè)備損壞。通過改造，使產(chǎn)品質(zhì)量得到可靠保障，同時(shí)較大程度降低設(shè)備的故障頻次，提升設(shè)備有效作業(yè)率，降低維護(hù)成本及生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：卷煙包裝；ZB45B；一號(hào)包輪；剔除機(jī)構(gòu)；剔除推桿

中圖分類號(hào)：TS4" " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2023）21-0154-04

Abstract： In order to solve the problem of frequent shutdown of the equipment caused by the failure of the cigarette group removal mechanism to completely remove the unqualified cigarettes when the ZB45B packaging machine is packaging 5.4 mm×100 mm thin cigarettes， the structure and principle of the unqualified cigarette group removal mechanism of the equipment are analyzed， and the problems of the damage of the second push plate of the cigarette group， the cigarette clamp plate of the first wheel， the push plate of the first wheel and even the first wheel assembly are improved， and the dimensions of the swing arm and push rod are improved. The sliding bearing is used to replace the original joint bearing to improve the success rate of eliminating the unqualified cigarette group and avoid the equipment damage caused by it. Through the transformation， the product quality is guaranteed， and the frequency of equipment failure is greatly reduced， the effective operation rate of equipment is improved， and the maintenance cost and production cost are reduced.

Keywords： cigarette packaging; ZB45B; No.1 charter wheel; rejection mechanism; reject push rod

ZB45B型包裝機(jī)組主要由YB45B小包機(jī)、YB55B小包外透明紙包裝機(jī)、YB65B硬條盒包裝機(jī)和YB95B條盒外透明紙包裝機(jī)組成[1]。雖然是較老的設(shè)備，但在國內(nèi)各生產(chǎn)廠仍然是主力機(jī)型之一，尤其因?yàn)槠鋫鲃?dòng)結(jié)構(gòu)簡潔，包裝動(dòng)作簡潔直觀，所以在新一輪的產(chǎn)品更新?lián)Q代大潮中，該機(jī)型以其無可比擬的優(yōu)勢又獲得了新的生命。上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司根據(jù)各卷煙工廠的需要開發(fā)了中支、短支、細(xì)支各種規(guī)格的ZB45B型包裝機(jī)。昆明卷煙廠主要承擔(dān)集團(tuán)公司細(xì)支卷煙產(chǎn)品的生產(chǎn)，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，還需要保證設(shè)備高效率運(yùn)行以滿足市場供應(yīng)。ZB45B型包裝機(jī)生產(chǎn)5.4 mm×100 mm規(guī)格細(xì)支卷煙時(shí)，由于細(xì)支煙支的特性，當(dāng)發(fā)生缺支、斷支時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)組煙模盒內(nèi)不合格煙支剔除不干凈的情況，如圖1所示。殘留煙支流入下一道工序，導(dǎo)致煙支第二推進(jìn)器推桿、一號(hào)輪煙支夾緊片和一號(hào)輪推桿頻繁損壞，嚴(yán)重時(shí)甚至損壞整個(gè)一號(hào)輪總成件。設(shè)備頻繁故障停機(jī)，導(dǎo)致設(shè)備有效作業(yè)率不高，維修成本增加，維修工作量加大。為有效解決這一問題，決定對(duì)ZB45B包裝機(jī)的煙組剔除機(jī)構(gòu)煙組剔除不完全導(dǎo)致設(shè)備損壞的問題進(jìn)行研究。

1" 煙組剔除不凈原因分析

為了找到煙支剔除不凈的原因，手動(dòng)盤車觀察分析每一個(gè)動(dòng)作的起始和相互配合關(guān)系，發(fā)現(xiàn)當(dāng)模盒中煙支質(zhì)量檢測器檢測到模盒內(nèi)煙支質(zhì)量不合格時(shí)，該模盒運(yùn)動(dòng)到不合格煙支組剔除機(jī)構(gòu)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置處，當(dāng)模盒處于停頓位置時(shí)，剔煙推桿動(dòng)作，將模盒內(nèi)不合格煙支組剔除。然而，推板在運(yùn)行過程中已經(jīng)與組煙模盒左側(cè)的模盒壁發(fā)生了擦碰。通過觀察、測量、分析，導(dǎo)致煙組剔除不徹底有煙支殘留的原因就是由于推桿做弧線運(yùn)動(dòng)，如圖2所示，導(dǎo)致推板不能做到盡可能與模盒內(nèi)腔尺寸相吻合，剔除過程中推板與煙支發(fā)生偏移，不能將煙支可靠剔除[2]。

1.1" 標(biāo)準(zhǔn)煙支組與細(xì)支煙支組剔煙推板的比較

通過和標(biāo)準(zhǔn)煙支規(guī)格的GDX2包裝設(shè)備進(jìn)行比對(duì)，標(biāo)準(zhǔn)煙支規(guī)格GDX2包裝設(shè)備的不合格煙組剔除機(jī)構(gòu)的執(zhí)行元件的推板零件的工作面覆蓋如圖3所示。從圖3中可以看出，工作面與煙支組模盒四周相距均約為煙支的半徑，當(dāng)不合格煙組剔除機(jī)構(gòu)接收到信號(hào)動(dòng)作時(shí)，通過盤車測量S1=90 mmgt;L（L=84 mm，L為煙支長度），通過盤車測量S2=3.1 mmlt;d/2（d=7.8 mm，d為煙支直徑），d/2-S2=0.8 mm。其中，0.8 mm是剔煙推桿運(yùn)動(dòng)到最前方時(shí)與組煙模盒左側(cè)內(nèi)壁的距離，與右側(cè)內(nèi)壁距離為7 mmlt;d。說明在整個(gè)剔煙動(dòng)作過程中，推板始終與模盒內(nèi)所有煙支，包括最右側(cè)的煙支接觸，最右側(cè)的煙支在剔煙桿運(yùn)動(dòng)到最前方時(shí)與推板接觸的最大距離為7.8-7=0.8 mm，將不合格品剔除。

5.4 mm×100 mm細(xì)支規(guī)格煙組如圖4所示。從圖4中可以看出，工作面與煙支組模盒四周相距均大于煙支的半徑，當(dāng)不合格煙組剔除機(jī)構(gòu)接收到信號(hào)動(dòng)作時(shí)，通過盤車測量S1=108 mmgt;L（L=100 mm，L為煙支長度），通過盤車測量S2=2.35 mmlt;d/2（d=5.4 mm，d為煙支直徑）。剔煙推桿運(yùn)動(dòng)到最前方時(shí)與組煙模盒左側(cè)內(nèi)壁的距離為0.35 mm，與右側(cè)內(nèi)壁距離為5.05 mm≈d。說明在整個(gè)剔煙動(dòng)作過程中，推板始終與模盒內(nèi)所有煙支接觸，但最右側(cè)的兩支煙在剔煙桿運(yùn)動(dòng)到最前方時(shí)與推板接觸的最大距離為5.4-5.05=0.35 mm，因而未能將不合格品完全剔除。

1.2" 剔煙推板發(fā)生偏移的原因

通過查閱圖紙，該機(jī)構(gòu)示意圖如圖5所示，畫出其執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖如圖6所示。

該機(jī)構(gòu)為凸輪擺桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)接到不合格煙組剔除信號(hào)的時(shí)候，凸輪通過擺桿將運(yùn)動(dòng)傳到推桿，推桿動(dòng)作將不合格煙組剔除。綜上，剔煙推板發(fā)生偏移的根本原因是凸輪擺桿機(jī)構(gòu)的推桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)存在分位移S2。

1.3" 小結(jié)

與標(biāo)準(zhǔn)煙支相比，由于煙支長度尺寸變化，當(dāng)細(xì)煙支設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)煙支設(shè)備在相同的生產(chǎn)速度下（V細(xì)=V標(biāo)），剔除機(jī)構(gòu)執(zhí)行元件從起點(diǎn)到終點(diǎn)的時(shí)間關(guān)系為t細(xì)gt;t標(biāo)，位移關(guān)系為S細(xì)gt;S標(biāo)。直徑變小，當(dāng)不合格煙組剔除機(jī)構(gòu)推板運(yùn)動(dòng)到最前極限位置時(shí)，細(xì)煙支組的推板最右端與模盒內(nèi)最右面的煙支接觸面積相對(duì)于對(duì)應(yīng)煙支端面面積，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)煙支，特別是模盒缺支時(shí)，剔除機(jī)構(gòu)的執(zhí)行元件對(duì)模盒內(nèi)最右側(cè)的煙支的力小于煙支與模盒右壁的摩擦力，這就直接導(dǎo)致了細(xì)煙支模盒內(nèi)不合格煙組剔除不凈，煙支錯(cuò)亂，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)發(fā)生卡組甚至損壞設(shè)備。

2" 解決方法

考慮減小執(zhí)行元件的分位移S2，并且將推板在不與模盒內(nèi)壁發(fā)生干涉的前提下盡可能向兩側(cè)邊緣延伸，這樣就能把模盒內(nèi)不合格煙組的煙支剔除干凈。由式S2=V2t可提出以下3種方案：①減小V2；②減小t；③同時(shí)將V2和t減小。

對(duì)以上3種方案進(jìn)行分析，當(dāng)設(shè)備以速度V運(yùn)行時(shí)，如圖2所示若V2減小或者為零時(shí)，V1運(yùn)動(dòng)趨于V或者重合，且S1始終不變，為執(zhí)行元件的有效運(yùn)動(dòng)，所以方案①可行。結(jié)合圖5和圖6可知，t由凸輪曲線控制，若減小t，由于凸輪曲線制造困難，要求精度高，且凸輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)若減小t則對(duì)設(shè)備沖擊較大，所以方案②和方案③不可行。

根據(jù)以上實(shí)際的分析和觀察所得出的結(jié)論，要保證細(xì)支設(shè)備在低速、中速、高速情況下不合格煙組剔除機(jī)構(gòu)都能將模盒內(nèi)不合格煙組剔除干凈，就必須減小執(zhí)行元件分位移S2。剔除推桿是由凸輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂來實(shí)現(xiàn)剔除動(dòng)作的，從連接臂和剔除推桿相連接部位的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡可以得出，剔除推板發(fā)生偏移的根源就在這里。要保證煙組能可靠剔除最好是使推桿能做直線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這樣就可以保證推板與煙組不發(fā)生偏移來實(shí)現(xiàn)可靠剔除[3]。

3" 改進(jìn)方案及實(shí)施

為實(shí)現(xiàn)方案①，最優(yōu)解為：在擺臂與推桿的連接處能夠通過一定的自由滑移來消除擺臂作圓弧運(yùn)動(dòng)帶來的水平方向上的位移量[4]。那么，擺臂與推桿的連接處就必須既能可靠連接又能在擺臂半徑方向上有一定量的滑動(dòng)，其結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖如圖7所示。

根據(jù)改進(jìn)的推桿的安裝需要尺寸（總長度281±0.01 mm），改進(jìn)擺臂的尺寸，主要改動(dòng)擺臂和推桿、銷軸進(jìn)行連接的部位。根據(jù)擺臂和推桿的改動(dòng)尺寸，最終確定連接銷軸和滑動(dòng)鋼套的尺寸最后，剔除推桿遠(yuǎn)端原機(jī)的關(guān)節(jié)軸承的支撐座，取消了關(guān)節(jié)軸承取而代之的是一個(gè)滑動(dòng)軸承，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完成后，委托協(xié)作單位加工制作，開始上機(jī)調(diào)試。改進(jìn)后的零件結(jié)構(gòu)[5]如圖8和圖9所示，改進(jìn)后三維裝配圖如圖10所示。

4" 效果檢驗(yàn)

所有改進(jìn)零件安裝到位，手動(dòng)盤車檢查，推桿動(dòng)作靈活無卡滯現(xiàn)象，動(dòng)作準(zhǔn)確到位。然后，設(shè)置在剔除狀態(tài)空車運(yùn)行，逐漸提高車速至額定車速連續(xù)剔除動(dòng)作30 min，推桿動(dòng)作都準(zhǔn)確到位，用手觸摸推桿溫度無明顯變化[6]。隨后設(shè)備帶料運(yùn)行，經(jīng)過3個(gè)月的實(shí)際運(yùn)行使用，不合格煙支剔除干凈，完全達(dá)到改進(jìn)要求。

由表1和表2可知，采用該機(jī)構(gòu)的連接方式后，沒有改變原機(jī)的傳動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)路線和原理，通過實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行，煙組剔除干凈利落，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定[7-9]。改進(jìn)后沒有發(fā)生因不合格煙組剔除不干凈而導(dǎo)致的第二推進(jìn)器推桿頭和一號(hào)輪總成損壞的現(xiàn)象，為車間節(jié)省了維修成本。

5" 結(jié)束語

項(xiàng)目在實(shí)施以后，達(dá)到了預(yù)期的效果，通過對(duì)不合格煙組剔除機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，從根本解決了由于該部位導(dǎo)致的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和故障維修，保障了產(chǎn)品質(zhì)量，提升了設(shè)備效率，降低了物料消耗及維修成本，達(dá)到了預(yù)期的效果。下一步將跟蹤行業(yè)先進(jìn)技術(shù)和方法，以解決實(shí)際生產(chǎn)中的各種難點(diǎn)問題，真正追求產(chǎn)品質(zhì)量零缺陷，使生產(chǎn)更加高效。這一項(xiàng)目的改造成功，在云南省煙草行業(yè)的同類設(shè)備中具有一定的實(shí)用性和創(chuàng)新性，可在同類設(shè)備或設(shè)備其他類似部位進(jìn)行推廣和運(yùn)用。這對(duì)于提高企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，降低原輔材料的消耗，提高設(shè)備有效作業(yè)率，減輕職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，具有十分重要的意義。

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