小盒透明纸拉线卷快换装置的研制

2020-07-23徐雀

今日自动化 2020年1期

徐雀

（广西中烟工业有限责任公司，广西南宁 530001）

GDX2包装机组是从意大利GD公司引进的较为先进的卷烟包装设备。本厂1998年购进第一套设备，至今已拥有15组GDX2包装设备。在使用过程中，发现一些由于设计缺陷造成的停机时间较长，设备效率得不到充分利用，影响生产效率和产品质量的现象。如拉线卷更换用时过长，而且拉线卷在生产过程中高低速转换时容易松脱便是一例。通过对拉线卷固定装置的深入研究和积极改进，使设备性能更加卓越，生产效率进一步提高。

1 拉线卷筒紧固原理与缺陷分析

1.1 拉线输送工作原理

GDX2包装机组的盒外透明纸包装机和条盒外透明纸包装机上设有拉线供给装置。如图1所示，拉线卷4由单独的直流伺服电机6直接驱动，使拉线释放的速度与透明纸输送速度基本上保持一致，从而使拉线所受张力保持不变，从拉线卷释放下来的拉线5也经过一系列导向轮导向后，经蜡缸7的上蜡轮8上蜡，在导向辊处粘在透明纸上，与透明纸一起往下输送，在大辊轮3处，加热器2将附在透明纸上的拉线进行热封粘结，使拉线与透明纸牢固地结合成一体，并在一对送纸辊的拉力作用下，与透明纸一起继续往下输送，并被U型刀1对拉线进行“U”型拉舌切割。

图1 拉线输送部分

目前拉线一般采用自粘拉线，经蜡缸的上蜡轮上蜡方法已淘汰，但拉线输送原理不变。

1.2 拉线卷筒紧固原理

拉线卷套在的转轴支架上，转轴的一端有锥型凸台定位，另外一端通过一个锥型螺母把拉线卷固定在轴杆上，锥型螺母的锥型面把拉线卷的内孔定中心与端面定位。

1.3 缺陷分析

更换拉线卷时，顺时针旋转锥型螺母，将锥型螺母从轴杆上退下，再将拉线卷芯从轴杆上取下，然后换上新的拉线卷，再将锥型螺母安装到轴杆上，并用力上紧。锥型螺母是M18-左旋，其螺距为2.5 mm，拧入螺纹长度32.5 mm，经统计，松开或上紧锥型螺母的过程都需要转动螺母约13圈左右，费时又费力。更换一个拉线卷需用时1～2min不等，且在生产中金拉线卷及轴杆是转动的，转动速度的反复快慢变化使得锥型螺母容易松开，导致拉线卷脱出，拉线偏移，影响产品质量同时还影响设备有效作业效率。

2 拉线卷快换的装置设计与实施

2.1 方案设计

保持原设备上拉线电机输出轴及拉线转轴支架不变，去除原有的锥型螺母，在原设备的拉线转轴上设计安装一个拉线卷固定轴套，在拉线卷固定轴套上安装3片片弹簧，利用片弹簧受压变形时产生的弹性应力作用将拉线卷张紧固定在拉线卷固定轴套上。这样一来，拉线卷在生产过程中将同拉线转轴同步转动，不会脱落。更换拉线卷时，只需稍微用力克服弹簧的张紧力就可以将拉线卷从固定轴套上拔出，再将新卷推入到位即可，达到快速更换拉线卷的目的。设计的重点为拉线卷固定轴套及其固定方式，还有片弹簧的设计（包括结构设计和设计计算）。所有的设计必须满足固定轴套安装方便，固定可靠的需求，而且拉线卷在片弹簧的弹力作用下，不打滑，定位准确，不偏心，同时保证弹簧寿命长，经久耐用。鉴于拉线卷芯的大小以及拉线转轴不变，拉线快换装置的设计空间也就随之确定。

快换装置安装拉线卷时的示意如图2所示。

图2 拉线快换装置示意图

2.2 拉线卷固定轴套设计

根据拉线卷芯的内空直径为30 mm，拉线卷转轴直径为18 mm，利用拉线卷转轴与拉线卷芯之间的空间设计拉线卷固定轴套。

固定轴套为空心结构，直接套在原拉线转轴上，用紧定螺钉进行固定。固定轴套选用45#钢作为材料，其一端保留原有的尺寸设计，采用锥型定位方法，更换拉线卷的一端直径26 mm的空心套，壁厚设计为4 mm，并在圆周面上平均分布3个深度为1.5 mm、宽度为8 mm的槽，用来安装弹簧片。

2.3 弹簧片设计

考虑到内部卡位装置对于安装位置的要求比较高，而且使用时，载荷和变形均不大的特点，要求弹簧钢度较小的场合，决定采用片弹簧，材料选用硅锰钢60Si2Mn，厚1 mm。参照拉线卷固定轴套的设计尺寸，已知拉线卷芯内径为30 mm，如图3所示。而一个拉线卷不到1kg，在此作用压力下，拉线卷可以被可靠地固定在转轴套上。图4为片弹簧的结构设计。

图3 片弹簧机构设计图

图4 片弹簧受力分析图

3 使用效果

零配件加工完成后进行组装，上机进行安装调试，经现场测试，完成整个安装调试过程用时不到30min。经过两个多月的试运行，取得了很好的效果，拉线卷更换的时间由原来的122s缩短为18s，明显提高了工作效率，同时降低了操作工的劳动强度，也没有出现拉线卷松脱的情况，保证了产品质量，达到改造此项目的最初目的。之后经广西中烟工业公司设备技改部同意，本厂18组GD机的金拉线固定机构全部改造为拉线快换装置，改造后效果显著。