YB95包装机拉带防跳辊轮的设计

刘永宾，李浩，曾峰

YB95包装机拉带防跳辊轮的设计

刘永宾，李浩，曾峰

（河北白沙烟草有限责任公司保定卷烟厂，河北 保定 071000）

解决YB95条包透明纸包装机运行过程中拉带经常从输送辊轮槽内跳出，偏离正常位置，引发拉带错位质量事故的问题。经过分析研究，设计制作一个由内、外轮体和防跳杆等部件组成的辊轮，有效阻止拉带跳出辊轮槽，防止拉带错位质量事故的发生。防跳辊轮制作安装完成后，经过6个月测试，设备运行安全、稳定，因拉带跳槽引发的拉带错位条包数量降为0条，杜绝了拉带错位质量事故。拉带防跳辊轮能有效阻止拉带跳出辊轮槽，杜绝了拉带错位质量事故，有效保障了产品质量。同时降低了原辅材消耗，减少了操作工工作量，提高了设备稳定性。拉带防跳辊轮还适用于其他烟草机械设备拉带的输送，适用范围广泛。

透明纸；拉带；防跳辊轮；拉带跳出

ZB45硬盒包装机组是目前国内卷烟包装的主流设备，其包括YB45、YB55、YB65、YB95等部分，整个机组特点是自动化程度高，运转可靠，设备运行稳定，操作方便[1]。YB95为条包透明纸包装机，负责将上游机包装成型的条烟包裹上一层带有拉带的透明纸，以便香烟的保存和开启。YB95条包透明纸包装机在生产过程中，经常出现拉带从输送辊轮槽脱落现象，脱落后的拉带会继续连同透明纸一起输送，从而使条透拉带错位，造成质量事故。目前，行业内普遍采用视觉拉带检测系统[2]或光电检测[3]等方式进行拉带错位识别控制[4-5]，此类拉带错位识别控制属于事后控制，且存在误检等，不能从根本上解决问题。为彻底解决YB95条包透明纸包装机运行过程中拉带经常从输送辊轮槽内跳出，偏离正常位置，引发拉带错位质量事故的问题，设计制作一种能从根本解决拉带跳出辊轮槽的装置，以保证产品质量。经过分析研究，设计制作一个由内、外轮体和防跳杆等部件组成的辊轮，有效阻止拉带跳出辊轮槽，防止拉带错位质量事故的发生[6-7]。

1 拉带输送工作原理

YB95条包透明纸包装机在运行过程中，安装好的拉带卷经过一系列展开辊轮与拉带缓冲装置的作用，被顺利展开并平稳输送，经过最后一个展开辊轮后，被拉带压紧辊压紧，拉带胶面粘贴在透明纸上，与透明纸结合，随后拉带与透明纸一起由扇形输送辊间歇输送，进入下道工序[8-10]，完成条包透明纸的包装。拉带输送系统见图1。

1.拉带卷；2.拉带展开输送辊轮；3.拉带输送缓冲装置；4.拉带；5.拉带压紧辊；6.条包透明纸；7.透明纸展开辊；8.扇形输送辊。

2 拉带错位状况及产生原因

2.1 存在问题

生产过程中，由于透明纸扇形输送辊的间歇输送，拉带与透明纸会随着扇形输送辊输送间歇跳动。虽然拉带展开系统设计安装了拉带输送缓冲装置（见图1），剧烈震动还是经常会使拉带从展开输送辊轮脱落，脱落后的拉带会继续连同透明纸一起输送，使条包拉带偏离“U”形刀口，甚至跳出“U”形刀口以外。《河北中烟工业有限责任公司企业标准卷烟产品卷接包工序工艺技术要求》中明确规定，拉带位于“U”形刀口内，拉带中心与“U”形刀口中心偏差应小于1 mm，因此，拉带跳出辊轮槽会造成拉带错位质量事故，合格条包拉带位置、条包拉带错位示意图分别见图2—3。

图2 合格条包拉带位置

图3 条包拉带错位示意图

2019年1—6月，对卷接包车间乙班1—5号生产机台条透拉带跳出辊轮造成的质量事故进行了统计：因拉带跳出辊轮产生的质量事故共7次，共造成拉带错位条包数量为2 903条。由此可见，卷接包车间机车条透拉带跳出辊轮槽现象突出，并严重影响产品质量。

拉带错位质量缺陷的产生还影响到机车运行效率，2019年1—6月，对卷接包车间乙班1—5号生产机台运行效率（实际产量/理论产量）进行了统计，得出1—5号机车平均机台效率为90.18%。

2.2 原因分析

透明纸与拉带输送过程中，拉带处于展开输送辊轮槽底位置，正常位置的拉带见图4。扇形输送辊间歇输送会使透明纸与拉带产生跳动，当机车高低速转换运行时，透明纸与拉带输送中跳动会不平稳，拉带展开系统原有的拉带输送缓冲装置不能完全将拉带跳动消除，或拉带展开输送辊轮槽胶结严重，输送过程中与拉带粘连，此时，由于拉带展开输送辊轮外圆是开放的，拉带极易从辊轮槽内跳出，跳出辊轮槽的拉带见图5。

图4 正常位置的拉带

图5 拉带跳出辊轮槽

3 改进思路

通过对透明纸和拉带输送过程的研究，因拉带与透明纸间歇输送是由扇形输送辊完成的（见图1），这种设计保障了单张透明纸与拉线的定长裁切和稳定输送，这种运动形式不可避免地造成透明纸和拉带的跳动。若要改变这种运动形式，使其平稳输送，就需要重新设计一套透明纸及拉带输送装置，在现有条件下很难实现。

拉带输送缓冲装置对拉带平稳输送起到非常关键的作用，由于设备空间有限，结构也相对复杂，若重新设计制作一套拉带输送缓冲装置，短时间内无法实现，或无法从根本上解决拉带跳出辊轮槽的问题。这就需要从拉带展开输送辊轮入手，设计一种装置，使拉带输送跳动时，避免拉带从输送辊轮槽内跳出。给输送辊轮安装防跳线杆是最直接有效的方法。拉带展开输送辊轮为整体连续运转辊轮，本身不易设计安装防跳装置，若要安装防跳装置，需将整体式辊轮设计为分体式辊轮，使内轮体转动，外轮体不动，将防跳装置安装于外轮体上。

4 方案设计

4.1 防跳辊轮内轮体设计

拉带展开辊轮内轮体与拉带直接接触，这就需要其运动为圆周运动，以便能够辅助拉带输送，因此，将内轮体设计为由滚动轴承、圆形挡片、隔套等组成。其中，以滚动轴承为中心，在轴承圆周外设计一个隔套，隔套内径大于轴承外径一定尺寸，同时在轴承两端加装圆形挡片，并通过6颗沉头螺钉将轴承与隔套固定在两挡片之间，此隔套能够将固定挡片的沉头螺钉包裹在里面，隔套的外圆则与拉带接触，辅助拉带输送。将隔套设计为尼龙66（聚乙酰乙二胺）材料[11-12]，其具有优良的韧性、自润滑性、耐磨性、耐化学性、气体透过性、耐油性、无毒等优点，且不易粘胶。内轮体分体结构、内轮体整体安装效果分别见图6—7。

图6 内轮体分体结构

图7 内轮体整体安装效果

4.2 防跳辊轮外轮体设计

外轮体为安装防跳杆的部件，是不需要转动的，因此在内轮体两侧设计加装2个圆形挡片作为外轮体，圆形挡片中心设计安装孔，在挡片中心孔的内侧加工一定高度的凸台，与内轮体轴承内环接触，在轴承转动时，带动内轮体转动，外轮体保持不动。同时，将外轮体的内侧（以凸台为中心）向外加工成U形凹槽，其外圆略大于内轮体侧挡片外径，以确保内轮体镶嵌在外轮体的凹槽内，确保内轮体在凹槽内灵活转动。为防止外轮体两挡片产生周向错动，在两挡片之间安装不锈钢杆，使两挡片固定连接。外轮体设计效果见图8。

图8 外轮体设计效果

4.3 防跳杆设计

为了方便拉带的安装，在形式上将防跳杆设计为分体式弹性杆，两段杆在搭口处设计为楔形，楔形设计防跳杆效果见图9，在选材上防跳杆选用最新TPU（热塑性聚氨酯弹性体橡胶）材料[13-15]，其具有高弹高密度、柔韧耐磨、耐油脂、不易断、不易氧化等特点，因此既能方便拉带的安装，又能有效防止拉带跳出辊轮，拉带安装示意图见图10。防跳辊轮整体结构、防跳辊轮整体效果分别见图11—12。

图9 楔形设计防跳杆效果

图10 拉带安装示意图

1.镙钉；2.垫片；3.外轮体；4.沉头螺钉；5.内轮体；6.隔套；7.轴承；8.螺母；9.TPU防跳杆；10.不锈钢支撑架。

图12 防跳辊轮整体效果

5 实施效果

拉带防跳辊轮制作完成后，将其安装到生产白沙（硬）品牌的2号ZB45包装机组进行测试。测试分为甲、乙2个班次，每班次为8 h，测试周期为6个月，按照河北白沙烟草有限责任公司保定卷烟厂企业标准，机车人员每30 min自检卷烟1次，并及时填写记录。

机台试验的6个月内，甲、乙2个班次拉带跳出辊轮槽的次数均为0次，因拉带跳出辊轮槽产生的拉带错位条包数量均为0条，设备运行稳定。由此可见，机车没有出现拉带跳出辊轮槽的现象，防跳辊轮有效防止了拉带跳出辊轮槽，未影响机车正常运行。

随后，于2021年1—6月，将拉带防跳辊轮推广应用于车间所有机车，并对拉带跳线情况及条包拉带错位数量进行了统计，车间所有机车条包透明纸拉带跳出辊轮的次数为0，拉带错位条包数量为0。同时，对2021年1—6月，乙班1—5号机车平均机台效率进行了统计，平均机台效率为90.33%，比2019年1—6月平均机台效率（90.18%）增长了0.15%。

6 结语

通过条包透明纸拉带输送防跳辊轮的设计安装，有效解决了拉带输送过程中跳出辊轮槽的问题，避免了拉带错位质量事故的发生，提高了设备的机台效率，因此降低了操作工的工作量，并降低了因拉带跳出辊轮槽而带来的原材料的消耗，为环境保护起到积极作用。此防跳辊轮还适用于其他烟草机械设备拉带的输送，以及带有拉带轮的其他所有包装设备，适用范围广泛。

[1] 蔡洪江, 周诗华, 张华, 等. ZB45包装机组自动储包补包装置的设计[J]. 烟草科技, 2019, 52(10): 104-108.

CAI Hong-jiang, ZHOU Shi-hua, ZHANG Hua, et al. Design of Automatic Packet Reservoir for ZB45 Packer[J]. Tobacco Science & Technology, 2019, 52(10): 104-108.

[2] 秦晓敏. 烟条外观质量视觉检测系统的应用研究[J]. 机械制造与自动化, 2015, 44(2): 220-222.

QIN Xiao-min. Research on Detection System of Vision of Cigarette Carton Case and Its Application[J]. Machine Building & Automation, 2015, 44(2): 220-222.

[3] 余辉, 张济民, 张义伟, 等. 用于透明包装材料上拉线缺陷检测装置: CN204264528U[P]. 2015-04-15.

YU Hui, ZHANG Ji-min, ZHANG Yi-wei, et al. Defect Detection Device for Drawstring on Transparent Packaging Material: CN204264528U[P]. 2017-03-22..

[4] 张勇. 一种透明纸包装机检测透明拉线偏移和耗尽检测装置: CN206031864U[P]. 2017-03-22.

ZHANG Yong. Transparent Drawstring Offset for Cellophane Packaging Machine Detection and Exhaust Detection Device: CN206031864U[P]. 2017-03-22..

[5] 祝荣壮. YB95型包装机拉线检测装置的设计应用[J]. 烟草科技, 2009, 42(11): 26-27.

ZHU Rong-zhuang. Design and Application of Drawstring Detector in YB95 Carton Overwrapper[J]. Tobacco Science & Technology, 2009, 42(11): 26-27.

[6] 吴伟, 李光峰, 邱儒超, 等. 包装机拉线防跳线装置及包装机: CN109159951A[P]. 2019-01-08.

WU Wei, LI Guang-feng, QIU Ru-chao, et al. Packaging Machine Drawstring Jumping Prevention Device and Packaging Machine: CN109159951A[P]. 2019-01-08..

[7] 袁舒. 烟草生产过程中提升工艺质量管理水平的策略探析[J]. 山西农经, 2020(18): 148-149.

YUAN Shu. Strategy Analysis of Improving Process Quality Management Level in Tobacco Production Process[J]. Shanxi Agricultural Economy, 2020(18): 148-149.

[8] 高鹏. 条包拉线偏移检测的设计与应用[D]. 绵阳: 西南科技大学, 2020: 1-15.

GAO Peng. Development and Application about the Detection of the Carton Drawstring Offset[D]. Mianyang: Southwest University of Science and Technology, 2020: 1-15.

[9] 黄城宝, 刘长胜. YB95包装机条烟推送装置的改进[J]. 机械工程师, 2017(5): 135-136.

HUANG Cheng-bao, LIU Chang-sheng. Improvement of Cigarette Pushing Device of YB95 Packaging Machine[J]. Mechanical Engineer, 2017(5): 135-136.

[10] 赫润章. YB95型条盒透明纸包装机条烟输出装置改进[J]. 设备管理与维修, 2016(8): 59-61.

HE Run-zhang. Improvement of Cigarette Output Device of Yb95 Transparent Paper Packaging Machine[J]. Plant Maintenance Engineering, 2016(8): 59-61.

[11] 顾家琳. 材料科学与工程概论[M]. 北京: 清华大学出版社, 2005: 1-15.

GU Jia-lin. Introduction of Materials Science and Engineering[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2005: 1-15.

[12] 蔡琤, 易国斌, 陈旭东. 尼龙老化机理研究进展[J]. 合成材料老化与应用, 2013, 42(4): 42-47.

CAI Cheng, YI Guo-bin, CHEN Xu-dong. The Development of Study on Nylon Ageing Mechanism[J]. Synthetic Materials Aging and Application, 2013, 42(4): 42-47.

[13] 刘厚钧. 聚氨酯弹性体手册[M]. 北京: 化学工业出版社, 2012: 1-20.

LIU Hou-jun. Handbook of Polyurethane Elastomers[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2012: 1-20.

[14] 张欢琴, 白子文. TPU生产配方的设计与调整[J]. 聚氨酯工业, 2005, 20(4): 38-41.

ZHANG Huan-qin, BAI Zi-wen. Design and Adjustment for TPU Recipes[J]. Polyurethane Industry, 2005, 20(4): 38-41.

[15] 牟富鹏, 田洪池, 段红云, 等. 功能型热塑性聚氨酯弹性体的发展趋势探究[J]. 弹性体, 2020, 30(3): 78-82.

MOU Fu-peng, TIAN Hong-chi, DUAN Hong-yun, et al. Research on Developing Trend of Functional TPU[J]. China Elastomerics, 2020, 30(3): 78-82.

Design of Anti Jump Roller for YB95 Packing Machine

LIU Yong-bin, LI Hao, ZENG Feng

(Baoding Cigarette Factory, Hebei Baisha Tobacco Co., Ltd., Hebei Baoding 071000, China)

The work aims to solve the problem that the drawstring often jumps out of the conveying roller groove and deviates from the normal position during the operation of YB95 cellophane packing machine, and thus causes quality problem of dislocated drawstring. After analysis and research, a roller which was composed of inner and outer wheel body and anti jump rod was designed and made to effectively prevent the drawstring from jumping out of the roller groove and prevent quality accident of dislocated drawstring. Through 6 months of testing after the anti jump roller was manufactured and installed, the operation of the equipment was safe and stable. The number of drawstring dislocation caused by the drawstring jumping out of the roller was reduced to 0, putting an end to the quality accident of dislocated drawstring.The drawstring anti jump roller can effectively prevent the drawstring from jumping out of the roller groove, put an end to the quality accident of dislocated drawstring, and effectively guarantee the quality of products. At the same time, it reduces the consumption of raw materials and the workload of operators, and improves the stability of equipment. The drawstring anti jump roller is also applicable to drawstring conveying of other tobacco machinery and equipment. It has wide range of application.

cellophane paper; drawstring; anti jump roller; drawstring jumping out

TB486

A

1001-3563(2022)07-0204-05

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.07.026

2021-06-15

刘永宾（1979—），男，本科，助理工程师/技师，主要研究方向为烟草包装设备维修。

曾峰（1979—），男，本科，高级工程师，主要研究方向为机械设计及自动化控制。

责任编辑：曾钰婵