YB45包装机内框纸切割输送机构门架开合方式的改进

YB45包装机内框纸切割输送机构门架开合方式的改进

杨  超

河南中烟工业有限公司许昌卷烟厂  河南许昌461000

【摘要】YB45包装机在生产细支时，工艺要求内框纸的折边为圆弧折角，要达到此要求就需要在内框纸切割输送机构的输送滚轮上增加刻痕槽线，当操作人员在手动下关闭门架时，会使相对应的输送滚轮上的刻痕槽线发生碰撞而断裂，使输送滚轮损坏，造成内框纸刻痕损伤。通过对包装机内框纸切割输送机构活动门架开合方式的改进，改变直接用手关闭活动门架的方式，而采用液压驱动来保证活动门架的平稳下落，避免因用力按压门架造成的输送滚轮上刻痕槽线的磕碰损坏，解决内框纸输送滚轮频繁损坏的问题，延长输送滚轮的使用寿命，保证内框纸弧边刻痕的质量稳定。从而降低内框纸的故障率与维修费用。

【关键词】：内框纸刻痕 活动门架 输送滚轮 液压驱动 开合

【正文】引言：ZB45型硬盒包装机组包装速度为400包/min，目前在国内烟草企业中广泛应用。由ZB45硬盒包装机组改造而成的细支烟生产设备用于生产细支烟产品。该产品烟支规格为直径5.4mm,外观工艺要求为小盒外观采用前圆后方；正面两边为弧角、后部为直角的包装形式。这就要求内框纸两折边也应为弧形设计。为满足工艺要求，在内框纸输送滚轮上增加了能实现内框纸圆弧折边的压痕线，而在生产过程中输送滚轮的刻痕槽线经常发生破损的情况，造成内框纸刻痕线的质量缺陷，致使输送滚轮无法正常使用。

1.内框纸切割输送机构结构分析

内框纸切割输送机构是将内框纸带进行虚线切割和U型切割后，由输送辊将其输送至内框纸切纸刀处进行最后的裁切成型，然后由吸嘴摆臂将切割成型的单张内框纸输送至四号轮模盒上方，再进行盒烟包装。内框纸输送部件由上门架；下支架；输送滚轮；刻痕对应轮；刻痕轮；弹簧顶柱等主要零件组成。在原设计中，为方便操作，内框纸输送部件为可开合式，其中下支架通过螺栓固定在机体上，活动门架左侧用销轴与下支架相联，右侧可以旋转开合，需要闭合时由操作人员下压活动门架，并克服弹簧顶柱的压力，使活动门架闭合，当活动门架处于闭合状态时由门钩与下支架固定。

2. 存在问题和原因分析

在生产过程中，操作人员操作设备时，由于关闭内框纸活动门架时因用力按压门架，而造成输送滚轮刻痕槽线的磕碰损坏，内框纸上将会出现刻痕线断续的情况，一方面在外观质量上会产生刻痕线的质量缺陷，另一方面断续的刻痕线无法保证内框纸的折边形成完整的弧形。致使输送滚轮无法正常使用。须经常检查输送滚轮的完好情况，并且由于输送滚轮的供货周期较长，严重的影响了生产进度。由于上述原因在整个设备系统故障中较为突出，出现频率次数较高，维修费用较大。经过仔细分析论证，计划通过对内框纸输送机构改进，从而避免输送滚轮的非常态损坏。

细支烟设备的内框纸输送滚轮材质为40Cr，表面经渗氮处理，以便使输送滚轮获得很高的表面硬度及耐磨性，延缓刻痕槽线的磨损。滚轮上共有7条刻痕槽线，刻痕线总宽为4.43mm，槽线间距为0.69mm，槽线总高度为0.5mm。

当门架处于闭合状态时，输送滚轮的刻痕槽线间相互啮合，使内衬纸带刻出7道刻痕。由于刻痕槽之间的间距过小、刻痕线过细，且输送滚轮经渗氮处理后虽提高了表面硬度，却也造成了其脆性较大，因此经过渗氮处理的输送滚轮不能承受较高的冲击载荷。而操作人员在关闭活动门架时下压时会致使相互配合的输送滚轮间的刻痕槽线发生碰撞，尤其是在滚轮间无内框纸的情况下，从而造成刻痕槽线发生断线的情况，使输送滚轮损坏。

3.改进方案的制定

3.1驱动装置形式的确定

为了解决输送滚轮频繁损坏的情况，就需要对内框纸输送部件活动门架的闭合方式进行改进，使活动门架闭合时在辅助驱动装置的作用下能够平稳下落，避免因大力下压活动门架而造成的输送滚轮刻痕槽线的磕碰现象。

比较简便的驱动装置形式通常为气动与液压两种形式。其中，气动形式是无法保证执行速度具有可靠稳定性的，虽然通过采用单向节流阀和排气节流阀等方式能够提高气缸运动的平稳性，但是因气体具有较大的压缩性，当执行机构承受载荷时，其速度也会随之变化。而液压形式由于在包装设备上应用很少，在后期的维护和保养上存在着一定的局限性。从以上各点和改造成本上进行综合考虑后，最后决定用手动液压泵与气缸相结合的方式来驱动内框纸输送装置活动门架开合动作的驱动装置。而且采用手动液压泵也可以很好的控制气缸输入压力的大小，使液压泵的压力保持可控状态。

而当气缸代替液压缸使用时，必须保证气缸在工作时所承受的力不能超过气缸的规定最大压力，而如果所施加的液压力大于气缸最大承受压力时，就会使气缸因负荷过大而损坏。在此处关闭活动门架时，气缸需要克服的压力就是弹簧滚柱压缩所产生的压力，因此当弹簧压柱的压力小于气缸所能承受的最大载荷时，就可以使用气缸来代替液压缸。

3.2驱动装置安装位置的选择

通过对内框纸输送部件结构的考虑，可将气缸支架固定在下支架现有的螺孔上，而活动门架上的螺丝孔也可作为用来下拉门架的着力点。虽然需要设计一些传动零部件，但将气缸安装在此位置，不会对操作人员操作设备和维修人员日后的维修工作造成任何影响。

3.3驱动装置连接零部件的设计

确定驱动方式与驱动装置的安装位置后，对此次改进所需的各个连接驱动零部件进行了设计工作，在设计时为了保证在装置安装后可以对活动门架的高低位置进行调整，保证活动门架的开合与关闭的正确位置，同时还要考虑活动门架的开合动作是以门架左侧销轴为圆心的圆弧运动轨迹，连接活动门架的连杆在门架的开合动作中会产生摆动。故将连接杆设计为由两个关节轴承和一个连接杆所组成的活动连杆，这样不但可以调节连杆的长度，还可以使连杆的摆动不会受到影响。

由于所选用的气缸为单杆气缸，气缸活塞杆无导向功能，活塞杆可随意转动，为了防止气缸轴由于转动而造成的连接部件运动故障，因此在气缸支架上设计了约束槽。采用轴承604作为气缸活塞杆的约束件，安装在气缸活塞杆连接架上。通过轴承与约束槽的约束配合，保证了气缸活塞杆沿导向上下运动，防止活塞杆的随意转动。

3.4驱动装置的制作与安装

在驱动装置的设计完毕后，加工单位按照零部件的设计图纸进行了零部件的加工工作，然后将加工后的零部件在设备上进行了安装，将手动液压泵固定在了内框纸输送装置的下方。

驱动装置工作原理：气缸由固定架固定在内框纸输送装置的下支架上，当需要关闭活动门架时，拧紧手动液压泵的旋钮，然后按压手柄，液压泵即向气缸供油加压，随后气缸活塞杆伸出，此时活塞杆在约束轴承的作用下不会随意转动，伸出的气缸活塞杆经连接架、连杆、活动门架连接螺钉拉动活动门架向下落下，在活动门架的下落过程中，由于手动液压泵的作用使活动门架的下落速度始终处于平稳的可控状态，直至门钩闭紧使活动门架关闭。

4改进效果

在内框纸输送部件的活动门架的关闭方式改进后，活动门架的关闭动作平稳可靠，在液压驱动装置使用后的三个月时间内，输送滚轮没有再次出现因刻痕槽线的磕碰而不能使用的情况，大大降低了设备的维修成本。并且液压驱动装置在使用过程中，始终工作稳定，期间没有发生过任何故障。

结束语

通过对内框纸输送部件的活动门架的关闭方式的改造，增加了液压驱动装置，大大延长了内框纸输送滚轮的使用寿命，解决了设备生产过程中的问题，改进后效果明显，提高了设备的有效运行率，保证了产品质量。实践证明，此项改进，适合设备的运转要求，设备运行稳定，为顺利生产提供了保障。

参考文献

[1] 白柳.液压与气压传动. 机械工业出版社. 2009年08月

[2] 李壮云. 液压元件与系统. 机械工业出版社. 2011年9月1日

[3] 赵乃勤. 热处理原理与工艺. 机械工业出版社. 2012年1月1日

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