分紙壓線機機構優化

［摘 要］文章將以往分紙壓線機的單縱切刀單壓線結構改造為雙壓線雙切刀結構，解決了傳統換單等待時間長和資源浪費問題，換單時間從10 s 減少到1 s。該優化在舊線升級時無需挪動大量設備，可直接替換，達到了提高換單速度及控制成本的效果。

［關鍵詞］分紙壓線機；結構設計；換單速度；低成本

［中圖分類號］TM923.4 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）02–0075–03

瓦楞紙生產線是生產瓦楞紙箱最重要的設備，分為濕部和干部，濕部主要負責瓦楞紙的成型，干部負責成型后的瓦楞紙分切。濕部由原紙架、接紙機、單面機、上膠機、雙面機組成。干部由輪切機、分紙壓線機、橫切機、堆疊機組成。瓦楞紙大致分為單瓦、雙瓦、三瓦。單瓦就是一層面紙中間一層瓦紙再加一層底紙，雙瓦就是兩層瓦紙，三瓦就是三層瓦紙，以此類推。

在亞洲市場特有的單散、單小需求的沖擊下，企業必須提高其生產效率、控制成本，才能在競爭中脫穎而出。其中干部的分紙壓線機是達到這一目的的關鍵。瓦楞紙生產線根據門幅大小分為1.8 m、2.0 m、2.2 m、2.5 m、2.8 m。因為競爭壓力的關系，現在越來越多企業選擇購買2.8 m 的瓦楞紙生產線。門幅越大，分紙壓線機的作用越大。在收到更多散單時，分紙壓線機需要不停切換規格，或者在大門幅生產線生產小門幅紙板時，分紙壓線機也需要不停更換規格分切，所以分紙壓線機的換單速度越快，成本控制的效果越好。

1 分紙壓線機機型介紹

分紙壓線機主要由機架、預壓線組、壓線組、切刀組構成，如圖1 所示，一般采用兩套壓線輪加一套切刀的組合。在切換訂單時需要將壓線輪與切刀升起，通過電機驅動重新排布需要的壓線與切刀位置后再次下壓，一般需要10 s。

如圖2 所示，預壓線時一般預壓線輪中間凸出，下方的壓線輥為正常圓柱面。一般用厚度較大的雙瓦、三瓦。而在面對單瓦或者厚度較小的雙瓦、三瓦時采用壓線輪直接壓線。這樣做的主要原因是防止瓦楞紙破裂。切刀負責將對不齊的邊線切除，并將大門幅的紙板分切成小門幅紙板。一般配備6 個壓線輪與4 把切刀。少數企業配備4 個壓線輪、4 把切刀。

2 技術難題分析

瓦楞紙生產線的分紙壓線機在傳統結構下存在換單過程中的等待時間長和紙張浪費問題。為了減少等待時間，需對分紙壓線機的機構進行優化。然而，僅通過優化原有結構無法快速實現換單，難點在于抬壓線輪、歸零、按訂單規格排列壓線輪、下壓壓線輪等動作時間難以進一步壓縮。從結構上分析，已經無法再通過減少動作或者更換動作的結構提高速度。

3 兩臺普通分紙壓線機并聯方案

3.1 兩臺普通分紙壓線機并聯方案的設計

在設計之初遇到的難題是，通過優化原有結構加快電機移動壓線輪的速度，但是結構再怎么優化，抬壓線輪、歸零、按訂單規格排列壓線輪、下壓壓線輪這4 個動作最快也要6 s。那么將速度提高的關鍵就是減少動作時間。

最終在汽車雙離合器變速箱上找到靈感。汽車的雙離合變速箱采用兩套離合器控制，其中第一臺離合器控制1 擋、3 擋、7 擋。第二臺離合器控制2 擋、4擋、6 擋。在司機掛入1 擋時，2 擋已經處于待命階段，相較于傳統手動變速箱，換擋效率從80% 提高到了90%。

根據汽車雙離合變速箱的結構特點，兩臺普通分紙壓線機并聯的結構如圖3 所示，在分紙壓線機上也采用了兩套預壓線輪、壓線輪、切刀的組合，在第一套工作時，另一套預壓線輪、壓線輪、切刀已經按照下一個訂單排布好。這樣等切換訂單規格時，只需要抬起一套的壓線輪，下壓另一套壓線輪即可完成動作，速度可以控制在1 s 以內。相較于原來普通分紙壓線機的10 s 換單，是一個質的進步。體實現方案如下。

（1）引入兩套預壓線輪、壓線輪和切刀的組合，分別安裝在預壓與壓線位置。每套組合由一個壓縮空氣供應系統及相應的控制機構控制。

（2）在切換訂單規格時，通過控制機構的操作，將其中一套組合提前準備好，另一套組合處于待機狀態。

（3）當需要換單時，先抬起待機狀態下的一套組合，讓其脫離紙張，再下壓準備好的另一套組合，將其與紙張接觸并進行預壓。

（4）完成預壓后，切刀進行切割，即可分離出所需要的紙張。

3.2 兩臺普通分紙壓線機并聯方案的優缺點

該方案的優點是能夠顯著提高換單的速度和效率，有效縮減了切換訂單規格的等待時間，減少了紙張的浪費和資源消耗。不過，這種改進方案也存在一些缺點，主要表現在購買成本的增加和只能在新生產線上使用的限制。

由于引入了兩套組合，整個系統的構造復雜性增加，從而帶來了較高的購買成本。相比于傳統的分紙壓線機，這個改進方案的購買成本增加了1 倍。再者，該方案需要對現有生產線進行改造，在新生產線上的布署沒有問題，但對于舊生產線的應用就需要進行挪機，這導致客戶很少選擇這種方案。因此，在舊線客戶端的反饋并不理想。

4 高速分紙壓線機方案

4.1 高速分紙壓線機方案設計

在高速分紙壓線機方案設計時，延續兩臺普通分紙壓線機并聯的想法，將抬壓線輪、歸零、按訂單規格排列壓線輪、下壓壓線輪這4 個動作時間減少。最終從公園的蹺蹺板中找到靈感。如圖4 所示，高速分紙壓線機將預壓線輪與壓線輪設置成蹺蹺板結構。

4.2 改進結構闡述

圖5 為原壓線輪結構，使用工字鋼固定在機架上，將齒條裝配在工字鋼上。使用電機驅動齒輪在齒條上左右移動，工字鋼的下方裝有兩條滑軌。將安裝板一端固定在電機上，另一端固定在滑塊上。固定板安裝在安裝板下方，曲臂安裝在固定板上。壓線輪使用軸承固定在曲臂上，通過氣缸控制。但是傳統的壓線輪是由單個氣缸控制，只能控制壓線輪的抬起和下壓。

圖6 為改進后的壓線輪，在使用蹺蹺板結構后需要3 個位置動作，如預壓線輪和壓線輪抬起、預壓線輪下壓與壓線輪下壓，考慮到成本和速度問題，使用了兩個氣缸去驅動。一個氣缸伸出時，預壓線輪與壓線輪保持水平。兩個氣缸都伸出時，預壓線輪下壓工作。兩個氣缸都收縮時，壓線輪工作。

5 兩種方案的對比討論

通過對分紙壓線機技術難題的深入研究和兩次改進方案的實踐，實現了將換單時間從10 s 減少到1 s的目標。在第二次改進方案中，通過蹺蹺板結構和雙氣缸控制的設計，引入了雙壓線輪和雙切刀到分紙壓線機中，極大地提高了換單的效率和生產線的運行速度。這一研究成果具有重要的實際意義和應用價值。

（1）通過實現快速換單，改進后的分紙壓線機可以大幅提高瓦楞紙生產線的生產效率，減少了等待時間和資源浪費，從而降低了成本。對于生產線而言，時間就是金錢，通過縮短換單時間，企業可以獲得更多的生產和交付能力，提高市場競爭力。

（2）這種改進方案的設計結構相對簡單，易于實現和操作。蹺蹺板結構和雙氣缸控制的設計可以輕松地實現壓線和切割操作的快速切換，使分紙壓線機能夠在短時間內適應不同規格紙張的加工需求。此外，這種改進方案的設計也考慮了安全性和穩定性，確保在高速運轉時的工作平穩可靠。

第二次改進方案在應用方面也具有一定的靈活性。相對較低的挪機成本為舊生產線的升級改造提供了可行性。這意味著不僅新建生產線可以從中受益，舊的生產線也可以通過改裝升級來取得更高的效益。這為企業在不同情況下的生產線布局和調整提供了一定的靈活性和選擇性。

6 結束語

綜上所述，通過對分紙壓線機技術難題的深入研究和兩次改進方案的實踐，取得了令人滿意的成果和應用效果。這一研究成果對于提高生產線效率、降低成本及推動相關領域的發展具有重要意義。不僅為解決該技術難題的方法提供了參考和借鑒，也為機械設備的改進和優化提供了新的思路和方法。這種改進方案的思路可以啟發其他行業的機械設備改進和優化，推動整個行業的發展。

參考文獻

[1] 施殿章. 分紙壓線機：2051888U[P].1990-01-31.

[2] 葉遠新. 一種分紙壓線機：208529861U[P].2019-02-22.